全人類最深遠的“眼睛”,被稱為創世之光,它為什麼這麼有名?

這麼快,已經到了它服役三十週年了,還記得我們的夢想嗎?星辰大海。在身邊的你仰望天空,看著滿天繁星,總想知道藍天之外的風景。那雙渴望窺探宇宙真理的眼睛,總是少了一點自信。

不過自從有了哈勃太空望遠鏡,這一切都變了。

我們不知道我們為何會生在這世上,但我們可以追尋這世界的真相。——愛德溫·哈勃。


全人類最深遠的“眼睛”,被稱為創世之光,它為什麼這麼有名?


1990年4月24日,哈勃空間望遠鏡被發現號航天飛機送入太空,開始執行任務。迄今為止,哈勃執行了150多萬次觀測,成為史上最強最高產的科學設備之一。

最深遠的“眼睛”

為什麼哈勃這麼受人喜愛又有名?

哈勃取自星系天文學之父埃德溫·鮑威爾·哈勃之名,從一開始人們就對它寄予無限厚望。

它離地550千米,活躍在大氣層之外,大約每90分鐘繞地球一圈,太陽能板為它的運行提供了充足能源。宇宙中的光從上面照下來,照射到4英寸厚直徑2.4米的主鏡上,然後光線反射照到次鏡上,再被儀器接收反射到自己的設備。精細導星傳感器幫助它在曝光時準確鎖定目標,每次再使用通信天線回傳數據。


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它的偉大是由宇航員和天文學家共同贏來的。哈勃一開始的表現並不佳,由於鏡面的原因,原本的觀測精度0.1角秒變成了0.7角秒,這讓人大失所望,差點被人們放棄。1993年12月2日,七名宇航員搭乘奮進號前去改裝,給它裝上光學矯正,哈勃變得比預想的更棒了。

哈勃有6種儀器來觀測宇宙中那些我們看不見的波段。

濾鏡:用來記錄特定範圍的光波。先進巡天相機(ACS)用來觀測紫外輻射、近紅外和一些可見光。導星傳感器(FGS)幫助哈勃鎖定導星,確定拍攝方向。宇宙起源攝譜儀(COS)負責分解紫外輻射來展示星系的演化。近紅外相機和多目標攝譜儀(NICMOS)可以利用對紅外線的敏感度去透過遮擋物觀測目標。成像光譜儀(STIS)則將光線分為可見光、紫外線和紅外線。

後來NIMOS和STIS不再工作後,第三代大視場相機(WFC3)代替了它們大部分的功能。


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在30年裡宇航員曾對它進行過五次維護和更新,過程可謂極其艱辛,2003年哥倫比亞航天飛機失事,讓第五次維護幾乎取消,但這沒有打敗哈勃、宇航員和天文學家,哈勃望遠鏡不斷變得優秀和精準,也讓人們對它的感情越來越深。

哈勃不斷見證著這個宇宙的奇蹟和歷史,並分享給世界,它改變了我們對宇宙的認識,讓我們追到了光的盡頭,宇宙的年齡,暗能量、以及超深空視場......

創世之光

哈勃太空望遠鏡被科學家們稱為創世之光,它非凡的分辨率,拍出來的照片讓所有人驚歎宇宙之美。

太空沒有顏色,科學家從相機產生的干擾和噪點中分離出有用的信號,再用技術手段合成,通過自己的理解賦予不同的波段顏色,最後成為我們現在看到的圖像,這個過程極其精細繁瑣且複雜。

哈勃太空望遠鏡的觀測目標主要是宇宙深處的天體,所以如果用來拍攝地球,將會出現運動模糊,因為太近了。它可以看到人眼無法看到的,比如通過使用紫外線到可見光信息強調月球表現物質的差異,用於鑑定月球表面的物質信息。

哈勃對太陽系的行星們都很熟悉,這張土星的圖像是由哈勃搭載的大視場行星照相機拍攝。

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上個世界90年代初哈勃望遠鏡曾見證過太陽系壯麗的一幕:舒梅克-列維9號彗星撞擊木星

舒梅克-列維9號彗星不同尋常,其不僅是個有著模糊光斑的光點,還有著奇特的細長形狀。這顆彗星圍繞木星旋轉,在撞向木星之前被木星強大的潮汐力撕裂成多個碎片,在1994年這些碎片撞向木星。

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為了捕捉這幕,哈勃對準木星每隔幾分鐘拍攝一次,和其他望遠鏡相比,哈勃的顯示出他無與倫比的優勢,它讓我們看到的從未見過的,讓人難以置信的圖像。這讓哈勃一時名聲大噪,成為了所有天文學家的嚮往,人人都想擁有這樣的一架望遠鏡。

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哈勃的傳奇

哈勃帶給我們的驚喜是無窮的,它的故事波瀾壯闊,其中一個轉折點就是揭示了恆星的誕生,進而讓我們能看到宇宙的過去和未來。

1995年4月1日,哈勃拍攝到老鷹星雲內圓柱形的星際氣體和塵埃的一張影像,天文學家將它命名為“創生之柱”,它是以氫氣為主的巨型氣體,而氫氣是製造恆星的原料。

創生之柱最高的氣柱高於三光年,相當於太陽系直徑的一千倍,科學家推薦這些氣柱可能才出現了50萬年,它們由新生的大質量恆星所形成的的強大輻射和恆星風雕鑿而成。老鷹星雲是一個彌散的發射星雲的一部分,位於銀河系中靠近太陽系旋臂的另一個人馬座旋臂裡。


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哈勃太空望遠鏡用一張照片記錄了近130億年的歷史。大約137億年以前,宇宙誕生於一團炙熱的輻射中,它不斷膨脹形成今天我們看到的星系,後來因為人們可以觀測的東西越來越多,大爆炸理論也不斷在被修改。

如果我們利用引力透鏡看向宇宙的早期,可以觀測到更遙遠的超新星,我們能看到它們幾十億年前的樣子。

根據哈勃太空望遠鏡的觀測結果,開始揭示一個事實,宇宙膨脹並不是像天文學家預期那樣在減緩而是加快。這一發現讓人震驚,宇宙中可能存在另一股未知的力量,科學家稱為暗能量。

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部分由哈勃觀測到的圖像


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渦狀星系

哈勃太空望遠鏡拍攝下的渦狀星系具有明亮旋臂,其中有著大量年輕巨大的恆星它是太空中最著名的螺旋星系,銀河系的形狀與它相似。它比較容易觀測,天氣好的時候你甚至可以用雙筒望遠鏡看到它。通過研究這些星系,可以進一步瞭解星系的結構和它們之間的相互作用。

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獵戶星雲

獵戶星雲是最靠近地球的恆星形成區,也是銀河系裡最年輕的星雲,它具有很高的亮度,所以它是我們肉眼可見的,哈勃太空望遠鏡拍攝到了目前為止最清晰的星雲全景,這裡不但與很多年輕的恆星,還有很多星前天體。


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蟹狀星雲

蟹狀星雲是一個超新星的殘骸,直徑有12光年,現在依然在膨脹,星雲中心的脈衝星雖然直徑只有十公里左右,但和我們的太陽質量基本相同。在1054年我國就有人觀察並且記錄了它。脈衝星可以用來研究引力波,之所以被叫做脈衝星,是因為自轉時它掃過地球的電磁輻射看起來像高頻脈衝。


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結語

三十年來,哈勃對人類的重要和貢獻無需多言,它的重大發現幾乎覆蓋了所有天文學領域。直到今天,隨著它的老去,這種無法割捨的感情再一次泛起。

作為一個時代的傳奇,它曾被期待被嘲笑更被讚美,也許終有一天它的故事也會落幕,但我們相信這個名字會一直流傳。

看完紀錄片《哈勃三十年:揭示宇宙奇觀》,你會被那些驚人的科學細節所感動,也許當一個人真正意識到宇宙的浩瀚美麗,就難以再為其他事情痴迷。

感謝有你,哈勃。


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本文參加【科學V計劃】,內容為作者原創。

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