全人类最深远的“眼睛”,被称为创世之光,它为什么这么有名?

这么快,已经到了它服役三十周年了,还记得我们的梦想吗?星辰大海。在身边的你仰望天空,看着满天繁星,总想知道蓝天之外的风景。那双渴望窥探宇宙真理的眼睛,总是少了一点自信。

不过自从有了哈勃太空望远镜,这一切都变了。

我们不知道我们为何会生在这世上,但我们可以追寻这世界的真相。——爱德温·哈勃。


全人类最深远的“眼睛”,被称为创世之光,它为什么这么有名?


1990年4月24日,哈勃空间望远镜被发现号航天飞机送入太空,开始执行任务。迄今为止,哈勃执行了150多万次观测,成为史上最强最高产的科学设备之一。

最深远的“眼睛”

为什么哈勃这么受人喜爱又有名?

哈勃取自星系天文学之父埃德温·鲍威尔·哈勃之名,从一开始人们就对它寄予无限厚望。

它离地550千米,活跃在大气层之外,大约每90分钟绕地球一圈,太阳能板为它的运行提供了充足能源。宇宙中的光从上面照下来,照射到4英寸厚直径2.4米的主镜上,然后光线反射照到次镜上,再被仪器接收反射到自己的设备。精细导星传感器帮助它在曝光时准确锁定目标,每次再使用通信天线回传数据。


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它的伟大是由宇航员和天文学家共同赢来的。哈勃一开始的表现并不佳,由于镜面的原因,原本的观测精度0.1角秒变成了0.7角秒,这让人大失所望,差点被人们放弃。1993年12月2日,七名宇航员搭乘奋进号前去改装,给它装上光学矫正,哈勃变得比预想的更棒了。

哈勃有6种仪器来观测宇宙中那些我们看不见的波段。

滤镜:用来记录特定范围的光波。先进巡天相机(ACS)用来观测紫外辐射、近红外和一些可见光。导星传感器(FGS)帮助哈勃锁定导星,确定拍摄方向。宇宙起源摄谱仪(COS)负责分解紫外辐射来展示星系的演化。近红外相机和多目标摄谱仪(NICMOS)可以利用对红外线的敏感度去透过遮挡物观测目标。成像光谱仪(STIS)则将光线分为可见光、紫外线和红外线。

后来NIMOS和STIS不再工作后,第三代大视场相机(WFC3)代替了它们大部分的功能。


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在30年里宇航员曾对它进行过五次维护和更新,过程可谓极其艰辛,2003年哥伦比亚航天飞机失事,让第五次维护几乎取消,但这没有打败哈勃、宇航员和天文学家,哈勃望远镜不断变得优秀和精准,也让人们对它的感情越来越深。

哈勃不断见证着这个宇宙的奇迹和历史,并分享给世界,它改变了我们对宇宙的认识,让我们追到了光的尽头,宇宙的年龄,暗能量、以及超深空视场......

创世之光

哈勃太空望远镜被科学家们称为创世之光,它非凡的分辨率,拍出来的照片让所有人惊叹宇宙之美。

太空没有颜色,科学家从相机产生的干扰和噪点中分离出有用的信号,再用技术手段合成,通过自己的理解赋予不同的波段颜色,最后成为我们现在看到的图像,这个过程极其精细繁琐且复杂。

哈勃太空望远镜的观测目标主要是宇宙深处的天体,所以如果用来拍摄地球,将会出现运动模糊,因为太近了。它可以看到人眼无法看到的,比如通过使用紫外线到可见光信息强调月球表现物质的差异,用于鉴定月球表面的物质信息。

哈勃对太阳系的行星们都很熟悉,这张土星的图像是由哈勃搭载的大视场行星照相机拍摄。

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上个世界90年代初哈勃望远镜曾见证过太阳系壮丽的一幕:舒梅克-列维9号彗星撞击木星

舒梅克-列维9号彗星不同寻常,其不仅是个有着模糊光斑的光点,还有着奇特的细长形状。这颗彗星围绕木星旋转,在撞向木星之前被木星强大的潮汐力撕裂成多个碎片,在1994年这些碎片撞向木星。

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为了捕捉这幕,哈勃对准木星每隔几分钟拍摄一次,和其他望远镜相比,哈勃的显示出他无与伦比的优势,它让我们看到的从未见过的,让人难以置信的图像。这让哈勃一时名声大噪,成为了所有天文学家的向往,人人都想拥有这样的一架望远镜。

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哈勃的传奇

哈勃带给我们的惊喜是无穷的,它的故事波澜壮阔,其中一个转折点就是揭示了恒星的诞生,进而让我们能看到宇宙的过去和未来。

1995年4月1日,哈勃拍摄到老鹰星云内圆柱形的星际气体和尘埃的一张影像,天文学家将它命名为“创生之柱”,它是以氢气为主的巨型气体,而氢气是制造恒星的原料。

创生之柱最高的气柱高于三光年,相当于太阳系直径的一千倍,科学家推荐这些气柱可能才出现了50万年,它们由新生的大质量恒星所形成的的强大辐射和恒星风雕凿而成。老鹰星云是一个弥散的发射星云的一部分,位于银河系中靠近太阳系旋臂的另一个人马座旋臂里。


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哈勃太空望远镜用一张照片记录了近130亿年的历史。大约137亿年以前,宇宙诞生于一团炙热的辐射中,它不断膨胀形成今天我们看到的星系,后来因为人们可以观测的东西越来越多,大爆炸理论也不断在被修改。

如果我们利用引力透镜看向宇宙的早期,可以观测到更遥远的超新星,我们能看到它们几十亿年前的样子。

根据哈勃太空望远镜的观测结果,开始揭示一个事实,宇宙膨胀并不是像天文学家预期那样在减缓而是加快。这一发现让人震惊,宇宙中可能存在另一股未知的力量,科学家称为暗能量。

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部分由哈勃观测到的图像


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涡状星系

哈勃太空望远镜拍摄下的涡状星系具有明亮旋臂,其中有着大量年轻巨大的恒星它是太空中最著名的螺旋星系,银河系的形状与它相似。它比较容易观测,天气好的时候你甚至可以用双筒望远镜看到它。通过研究这些星系,可以进一步了解星系的结构和它们之间的相互作用。

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猎户星云

猎户星云是最靠近地球的恒星形成区,也是银河系里最年轻的星云,它具有很高的亮度,所以它是我们肉眼可见的,哈勃太空望远镜拍摄到了目前为止最清晰的星云全景,这里不但与很多年轻的恒星,还有很多星前天体。


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蟹状星云

蟹状星云是一个超新星的残骸,直径有12光年,现在依然在膨胀,星云中心的脉冲星虽然直径只有十公里左右,但和我们的太阳质量基本相同。在1054年我国就有人观察并且记录了它。脉冲星可以用来研究引力波,之所以被叫做脉冲星,是因为自转时它扫过地球的电磁辐射看起来像高频脉冲。


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结语

三十年来,哈勃对人类的重要和贡献无需多言,它的重大发现几乎覆盖了所有天文学领域。直到今天,随着它的老去,这种无法割舍的感情再一次泛起。

作为一个时代的传奇,它曾被期待被嘲笑更被赞美,也许终有一天它的故事也会落幕,但我们相信这个名字会一直流传。

看完纪录片《哈勃三十年:揭示宇宙奇观》,你会被那些惊人的科学细节所感动,也许当一个人真正意识到宇宙的浩瀚美丽,就难以再为其他事情痴迷。

感谢有你,哈勃。


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本文参加【科学V计划】,内容为作者原创。

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