編譯 | 吳非 張二七
1990年4月24日，美國佛羅里達的肯尼迪發射中心，“發現號”航天飛機正在執行一次特殊的發射任務。這次任務中沒有宇航員，但將要送往近地軌道的對象，卻在此後的30年間徹底改變了我們對宇宙的認識。這就是史上功能最強，同時也是最為成功的光學望遠鏡——哈勃空間望遠鏡。
如今，早已超出設計壽命的哈勃空間望遠鏡仍在超齡服役，為我們拍下大至星系團，小到行星與衛星的宇宙萬象。在哈勃望遠鏡即將迎來30歲生日時，NASA官方選出了“哈勃30年的30張照片”。（注：包含1991-2019年的代表性照片，實為29張）接下來，就讓我們跟隨著這些令人驚歎的宇宙圖景，瞭解哈勃望遠鏡取得的偉大成就。
圖片來源：NASA, ESA, and J. Westphal (Caltech)
1991年：木星首張彩色照片
1991年，投入運行不久的哈勃望遠鏡，就給我們帶來了驚喜。利用其攜帶的廣角行星相機（Wide Field Planetary Camera），哈勃望遠鏡拍攝下木星的首張彩色照片。木星大氣中的氨冰等物質構成了帶狀雲，而右下角則是木星著名的大紅斑——一個已經存在數個世紀，直徑比地球還大的巨型風暴氣旋。
Walter Jaffe/Leiden Observatory, Holland Ford/JHU/STScI, and NASA
1992年：橢圓星系NGC 4261的中心
這張略顯模糊的圖像，展示了橢圓星系NGC 4261中心的盤狀結構。這個直徑約300光年的圓盤由低溫氣體與塵埃組成，它也是該星系中心黑洞的物質來源。其近60°的傾角使得天文學家能夠清晰辨別其內部結構。
J. J. Hester (Arizona State University) and NASA; Co-investigators: P.A. Scowen (Arizona State University), Ed Groth (Princeton University), Tod Lauer (NOAO), and the WFPC Instrument Definition Team
1993年：天鵝圈
天鵝圈（Cygnus Loop，又名電波源W78），是位於天鵝座的一處巨大超新星殘骸。這張圖片是天鵝圈的一小部分，以前所未有的清晰度，展示了大約1.5萬年前一顆巨大的恆星爆炸產生的衝擊波的邊緣。
NASA, STScI
1994年：漩渦星系梅西耶100的中心
哈勃空間望遠鏡發射升空時，由於鏡面存在微小的缺陷，其拍攝的照片略顯模糊。1993年12月，NASA對哈勃望遠鏡進行了首次維修，NASA宇航員修正了鏡面缺陷、將廣角行星相機升級為第二代，此外還更新了計算機、太陽能板、陀螺儀等設備。這張室女座星系團中最明亮的星系的旋臂結構照片，就是哈勃望遠鏡升級後不久拍攝的。
NASA, ESA, STScI, J. Hester and P. Scowen (Arizona State University)
1995年：創生之柱
很多讀者一定對這張照片不會陌生。這張哈勃望遠鏡最著名的作品之一，由32張照片拼接而成，展示了名為鷹星雲（M16）的疏散星雲中，氣體和塵埃構成的柱狀結構。其中最高的“柱”足足有4光年長。創生之柱誕生於光致蒸發過程：來自新生恆星的紫外線造成星雲中的氣體逃逸，而尚未“蒸發”的氣體與塵埃就構成了這種美麗的圖像。
W.N. Colley and E. Turner (Princeton University), J.A. Tyson (Bell Labs, Lucent Technologies), and NASA
1996年：星系團0024+1654的引力透鏡
雖然圖片中心的明亮區域很搶眼，但讓我們先把視線放到圖中的藍色環狀物體。數一數，是不是有5個藍色天體？事實上，它們全都是同一個星系！而導致這一現象的，就是圖片中心星系團0024+1654的引力透鏡效應：當藍色星系的光線經過時，其巨大的引力場導致光線彎曲，從而讓我們看到罕見的“重影”。
NASA, Bruce Balick (University of Washington), Vincent Icke (Leiden University, the Netherlands), and Garrelt Mellema (Stockholm University)
1997年：蝴蝶星雲
這個形態酷似蝴蝶展翅的行星狀星雲也被稱作閔考斯基2-9星雲（M2-9），由天文學家魯道夫·閔考斯基在1947年發現。整整50年後，哈勃望遠鏡拍下了其清晰的圖像。在蝴蝶星雲中心，兩顆恆星以非常接近的距離相互繞行，甚至有可能發生了恆星吞噬。
Erich Karkoschka (University of Arizona) and NASA
1998年：土星紅外光圖像
這幅色彩鮮豔的土星照片，展示的並不是土星的真實色調，而是其反射的紅外光。不同的顏色體現了土星大氣層的分佈特徵：藍色表示低至雲層的大氣層，其色調可能由氨冰晶體組成；綠色和黃色是雲層上方的煙霧層；紅色與橙色區域的雲層較高，到達了大氣層；而南極的暗色區域表示雲層中的一個巨型空洞。
John Spencer (Lowell Observatory) and NASA
1999年：木星與木衛一
相比於太陽系中多數行星與衛星的死氣沉沉，木衛一的超過400座活火山讓它成為太陽系中地質活動最為活躍的天體，同時也成為科學家關注的對象。在試圖尋找木衛一的火山煙羽的過程中，在紫外線與紫光波段，哈勃望遠鏡意外捕捉到木衛一經過木星的瞬間。圖片右側的黑色圓形區域，是木衛一在木星上的陰影。
NASA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
2000年：亮眼星雲
這隻宇宙之眼，可能預示著60億年後太陽的結局。在距離地球6500光年的天鷹座，一顆質量與太陽相近的恆星正走向生命盡頭。恆星外層的氣體被吹向宇宙中，暴露出的熾熱內核
輻射紫外線，將外層氣體電離。呈現出熒光的膨脹氣體與中心明亮的內核，構成了色彩鮮豔的行星狀星雲——亮眼星雲（NGC 6751）。
NASA, NOAO, ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Acknowledgment: K. Noll (Hubble Heritage PI/STScI), C. Luginbuhl (USNO), F. Hamilton (Hubble Heritage/STScI)
2001年：馬頭星雲
代表2001年的，同樣是一幅生動形象的星雲照片，形似一匹長著帥氣鬢毛的赤兔馬頭部，馬頭星雲（也稱巴納德33）就由此得名。不過相比於亮眼星雲的絢麗奪目，馬頭星雲顯得有些黯淡無光。這個暗星雲由寒冷、緻密的氣體、塵埃雲構成，它的形成過程與創生之柱相似。（已經不記得了？翻回1995年的圖片複習一遍吧！）
NASA, H. Ford (JHU), G. Illingworth (UCSC/LO), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), the ACS Science Team, and ESA; The ACS Science Team: H. Ford, G. Illingworth, M. Clampin, G. Hartig, T. Allen, K. Anderson, F. Bartko, N. Benitez, J. Blakeslee, R. Bouwens, T. Broadhurst, R. Brown, C. Burrows, D. Campbell, E. Cheng, N. Cross, P. Feldman, M. Franx, D. Golimowski, C. Gronwall, R. Kimble, J. Krist, M. Lesser, D. Magee, A. Martel, W. J. McCann, G. Meurer, G. Miley, M. Postman, P. Rosati, M. Sirianni, W. Sparks, P. Sullivan, H. Tran, Z. Tsvetanov, R. White, and R. Woodruff
2002：錐狀星雲
又是一團星雲。對於它的輪廓，你可能已經有了無數聯想，但它的命名卻要樸實很多——錐狀星雲（也稱NGC 2264）。錐狀星雲的長度達到7光年，這張圖片展示了星雲上部的2.5光年。與創生之柱相似，錐狀星雲同樣正在經歷一個被“侵蝕”的過程。在紫外線輻射下的氫氣發出黯淡的紅光，構成星雲周圍的紅色光暈。
NASA, ESA and J. Hester (ASU)
2003年：歐米伽星雲
這幅波瀾壯闊的“巨浪拍岸”圖，是距離地球超過5000光年的歐米伽星雲（又名天鵝星雲或梅西耶17）的一部分。雖然看似兇險，但這裡是孕育大量恆星的搖籃。星雲中的“駭浪”則是氫雲被年輕大質量恆星雕刻並點亮的“藝術品”：表面耀眼的橙紅色光芒來自被加熱的氣體，而左側看似冷淡的綠色區域，實則為物質離開星雲後，形成的溫度更高的氣體。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (AURA/STScI)
2004年：AM 0644-741星系
在距離地球3億光年的飛魚座，哈勃望遠鏡發現了一枚鑲嵌著藍寶石的“戒指”。這個獨特的環狀結構，是鄰近星系碰撞後“逃逸”的結果，碰撞產生的衝擊力顯著改變了星系盤中恆星與氣體的軌道，讓它們向外運動。隨後，氣體雲碰撞並壓縮，在圓環中生成大量新生恆星。
NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
2005年：渦狀星系
漩渦星系以從核心向外延伸的旋臂得名，這些旋臂是眾多新生恆星的家園。而在這類星系中，這張照片的主角NGC 5194因為驚人驚歎的標準旋臂造型，直接被稱作渦狀星系（Whirlpool Galaxy，NGC 5194）。其中，旋臂作為造星工廠，通過壓縮氫氣，孕育著年輕恆星；而中心黃色的核，則是老年恆星的居所。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
2006年：梅西耶82（雪茄星系）
在與鄰居梅西耶81的引力相互作用下，梅西耶82經歷了快速的恆星誕生過程（即星暴）：在星系中心，恆星誕生速度是銀河系的10倍。新生恆星的輻射將周圍的氣體吹離，由此產生的星際風壓縮的氣體，足以形成數百萬顆新生恆星。其中，圖中紅色為紅外波段拍攝的星暴活動；而藍色和黃綠色代表可見波段。
NASA, ESA, N. Smith (University of California, Berkeley), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
2007年：船底座星雲
這裡是恆星的孕育所，也是恆星的墳場。這張夢幻般的圖片，就是船底座星雲（NGC 3372）的中心區域。向外流動的風與來自巨型恆星的紫外輻射，共同打造了船底座星雲的奪目外形。
NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)
2008年：星系碰撞
2008年的代表性照片，由12張圖片共同構成，它們共同展示了罕見的星系碰撞場景的不同階段。隨著宇宙的加速膨脹，星系融合的幾率越來越低，目前只有千分之一。但在早期宇宙中，星系間距離更近，因此碰撞幾率也較高。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2009年：相互作用星系Arp 194
這個被稱為Arp 194的相互作用星系是一個複雜的特殊系統。旋渦星系、新生的星系核以及一系列雜亂無章的旋臂構成了Arp 194的上部，其下部則是一個單獨的大型旋渦星系。連接兩個部分的，是數個超級星團的複合體。每個星團中熾熱的大質量恆星發出了迷人的藍光。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2010年：神秘山（Mystic Mountain）
較緻密的星際氣體和塵埃形成了高聳的柱子，附近明亮恆星的光芒從外部侵蝕，柱子內高溫的新生恆星也發出輻射和帶電粒子流，共同雕刻出嶙峋的山峰。山間，熾熱的電離氣體像小溪般流淌。山周，稀薄的氣體和塵埃如雲霧般籠罩。這座“神秘山”就靜靜聳立在7500光年外的船底座。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2011年：碰撞星系Arp 273
照片中較大的漩渦星系是UGC 1810，受伴星系UGC 1813的引力影響，其星盤發生了變形，扭曲成了盛放花朵的形狀。UGC 1810星系為花，UGC 1813星系為莖，還有年輕而熾熱的藍星點綴在花瓣邊緣——就這樣，星系碰撞創造出了一朵宇宙“玫瑰”。
NASA, ESA, D. Lennon and E. Sabbi (ESA/STScI), J. Anderson, S. E. de Mink, R. van der Marel, T. Sohn, and N. Walborn (STScI), N. Bastian (Excellence Cluster, Munich), L. Bedin (INAF, Padua), E. Bressert (ESO), P. Crowther (University of Sheffield), A. de Koter (University of Amsterdam), C. Evans (UKATC/STFC, Edinburgh), A. Herrero (IAC, Tenerife), N. Langer (AifA, Bonn), I. Platais (JHU), and H. Sana (University of Amsterdam)
2012年：“恆星工廠”劍魚座30
蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）中心的劍魚座30是一座“恆星工廠”，在這裡，數百萬的年輕恆星競相閃耀。照片左側明亮的區域是一個巨大的年輕星團NGC 2070，它只有200萬年的歷史，卻擁有50萬顆恆星。這些新生恆星會釋放出大量的紫外線，侵蝕包裹著星團的氫氣雲。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2013年：紅外波段的馬頭星雲
12年後，馬頭星雲再次出現了。只是這一次，圖片中的星雲變亮了。這是因為，這張照片是在紅外波段拍攝的。星雲突出部分的氦氣和氫氣密度較高，且佈滿塵埃，這可以保護其下的部分不被光線侵蝕。據估計，大約500萬年後，馬頭星雲才會消散。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2014年：猴頭星雲
2014年哈勃望遠鏡拍攝的這張照片帶我們前往了6400光年外的猴頭星雲（Monkey Head Nebula）。這裡是一個恆星的孕育場。星雲中央，新生恆星（圖中右側）的紫外線電離了星雲中佔據主要成分的氫氣，從而將其蝕刻出詭異的形狀。
NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScl/AURA), A. Nota (ESA/STScl), and the Westerlund 2 Science Team
2015年：Westerlund 2
在離地球約2萬光年的船底座，美麗的Gum29星雲像是一團宇宙中的焰火。星雲中央是一個由約3000顆恆星組成的巨型星團，稱為Westerlund 2。這個星團只有200萬年的歷史，卻包含了許多高溫、明亮的大質量新生恆星，它們釋放出強力的紫外線和恆星風，在周圍的氣體雲上雕刻出壯美的峰巒與雲谷。
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
2016年：氣泡星雲
在廣袤的宇宙空間中，漂浮著許多這樣的“泡泡”，它們大多是恆星與星際氣體共同的傑作。照片中是直徑7光年的氣泡星雲（Bubble Nebula，正式名稱為NGC 7635），星雲內十點鐘位置是一顆熾熱的恆星，其質量約是太陽的45倍。恆星吹出的恆星風推開了周圍的星際氣體，就形成了泡泡一樣的星雲。
NASA, ESA, and M. Mutchler (STScl)
2017年：NGC 4302與NGC 4298
在哈勃望遠鏡的27歲生日，天文學家們用它拍攝了NGC 4302（左）、NGC 4298（右）這兩個漩渦星系。它們位於距地球5500萬光年的后髮座，由於一個側對著望遠鏡，另一個斜對著，因此在照片裡看起來形態各異。如果你從系外觀察銀河系，大概也會是類似的樣子吧。
NASA, ESA, and STScl
2018年：礁湖星雲
在照片中心，一顆比太陽還要亮20萬倍的新生恆星破繭而出，它釋放出紫外線與猛烈的星風，撕破了周圍厚重的星際氣體與塵埃。這一切都發生在礁湖星雲（Lagoon Nebula），這裡是一個巨型的恆星孕育場。而哈勃望遠鏡引我們穿越了4000光年的距離，目睹了這一場恆星誕生的非凡景象。
NASA, ESA, and STScl
2019年：南蟹狀星雲
這是距離地球幾千光年外的南蟹狀星雲（Southern Crab Nebula，正式名稱為Hen 2-104）。在星雲中心，是一顆紅巨星和一顆白矮星組成的雙星系統，紅巨星外層的物質不斷向外噴出，被白矮星的引力吸引，並填充了兩顆星體之間的空隙，就形成了這樣類似沙漏的獨特形狀。
本文由微信公眾號“環球科學”（ID：huanqiukexue）授權轉載
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編輯：fengyao
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