造價15億的哈勃空間望遠鏡,宇宙探索30年,驚現黑洞、暗物質?

哈勃空間望遠鏡是人類歷史上第一架空間望遠鏡,也是目前最先進的空間望遠鏡,它的建造過程花費了十年之久以及一萬名科員人員,是一件偉大的工程。

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哈勃空間望遠鏡是人類歷史上第一架空間望遠鏡

1990年4月22日,第一架空間望遠鏡哈勃空間望遠鏡於美國的肯尼迪航天發射中心,以“發現號”航天飛機送入地球軌道。哈勃望遠鏡開始以2.8萬千米的時速沿著太空軌道不斷運行。

哈勃望遠鏡是屬於光學望遠鏡,因為在地球受大氣層影響,觀測的影像會干擾,所以哈勃望遠鏡要放在大氣層之外。擺脫了地球大氣對天文觀測的干擾的哈勃望遠鏡,觀測到的宇宙天體的清晰度是地面天文望遠鏡的10倍以上。

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哈勃望遠鏡的結構特點

哈勃望遠鏡總長12.8米,鏡筒直徑4.28米,主鏡直徑2.4米連外殼孔徑為3米,全重11.5噸,焦距57.6米,分辨率為0.005,為地面大望遠鏡的100倍,觀測波長從紫外的120納米到紅外的1200納米,造價15億美元。

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哈勃望遠鏡的功能指標

第一,它能夠單個地觀測星群中的任一顆星;

第二,它能分析河外星系,確定行星部、星系間的距離;

第三,它能研究和確定宇宙的大小和起源,以及宇宙的年齡、距離標度;

第四,它能對行星、黑洞、類星體和太陽系進行研究,並畫出宇宙圖和太陽系內各行星的氣象圖。

第五,它將使人類觀測宇宙的視野擴大350倍,使人類看到宇宙中140億光年前發出的光。

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哈勃太空望遠鏡在1990年搭乘航天飛機進入太空,至今正好30週年。在這30年的時間裡哈勃太空望遠鏡讓我們大家看到了宇宙中很多未知的景象,從宇宙爆炸後的星輝到黑洞吞蝕星雲,從幾萬光年遠的獵戶星座到無處不在的褐矮星,從銀河系的隆起到宇宙邊緣的遙遠星系,讓我們大家對宇宙到底有多大,有多美,我們處在宇宙什麼位置。

通過哈勃空間望遠鏡,我們都有發現了些什麼?

超大質量黑洞

從20世紀60年代起,天文學家就推測出,類星體(quasar)和其他活動星系核(active galactic nuclei)是由正在吞噬物質的巨型黑洞所驅動的。哈勃的觀測已經進一步鞏固了這個理論框架。

哈勃仔細觀察過的星系,幾乎每一個的中心最終都被發現擁有一個黑洞。這項發現暗示,必須經由一系列特定的事件,才能將物質灌輸到中央黑洞之中。其次,包裹著星系中心的核球(bulge)的質量,與巨型黑洞的質量緊密關聯。這種關係暗示,星系與中央黑洞的形成與演化息息相關。

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宇宙發展的歷史

在可見光譜範圍內,哈勃空間望遠鏡對宇宙進行了最深入的研究,觀察了無數個星系, 探測到宇宙早期的“原始星系”,使天文學家有可能跟蹤研究宇宙發展的歷史。“哈勃”還對宇 宙誕生早期恆星形成過程中重元素的組成進行了研究,這些元素是行星和生命存在的必要條件。

通過“哈勃”看到了一個星系與另一個星系相撞的情形,也看到了黑洞在吞食星球與氣體的情形,有的天文學家由此認為,有些星系之所以沒有類星體存在,是因為該星系的中央存在“吃不飽”的黑洞。

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正在加速膨脹的宇宙

1998年,兩個相互獨立的天文學家小組投下了一枚“重磅炸彈”:宇宙的膨脹正在加速。天文學家過去總是假設,宇宙的膨脹必定是減速的,因為星系會通過引力彼此吸引,這應該會阻礙它們的分離。

2004年,哈勃發現了16顆遙遠的超新星,它們爆發的時間橫跨過這個重要的轉折點。暗能量是什麼樣的?這些觀測為有關這個問題的理論,設下了更有意義的限制條件。

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​哈勃望遠鏡的成果遠不止以上,自哈勃望遠鏡升空以來,在這三十年中,科學家根據哈勃望遠鏡的數據發表了數萬篇科學論文,可以這麼說,哈勃望遠鏡是現代天文學發展過程中最重要的科學儀器。


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