哈勃空间望远镜五大科学发现

从暗能量到外星行星再到黑洞，哈勃太空望远镜正在帮助天文学家解开宇宙最大的谜团。

从20年前哈勃太空望远镜被放入发现号航天飞机的仓库发射那一刻起，宇宙注定会呈现出与世界截然不同的一面。

地面上最强大的光学望远镜只能看到整个宇宙的一半。他们估计的宇宙年龄有很大差异。在他们看来，超大质量黑洞只是隐藏在罕见暴力现象背后的黑手。他们也不能告诉我们其他恒星周围是否有行星。

哈勃太空望远镜于1990年4月25日被部署到近地轨道后，作为太空中第一个大型光学天文台，立即取得了一系列发现和突破。它也很快成为太空天文学黄金时代的先驱。

今天，与山顶上直径8米甚至10米的巨型望远镜相比，哈勃直径2.4米的镜子似乎微不足道。然而，在地球大气层之上给了哈勃一个巨大的优势。它的视力总是比地面上的望远镜敏锐10倍。诚然，能够校正大气扰动的自适应光学系统缩小了这一差距，但哈勃清晰的图像遍布整个视野。此外，由于没有天空背景，“哈勃”还具有以高对比度观察远处物体的非凡能力。

同时，哈勃的光学稳定性确保了它可以在不同的时间以完全相同的分辨率和数据质量重复观察一个天体。“哈勃”还能看到许多不同波长的光辐射，从紫外线到近红外线，这给了它真正的“全色”视觉。

凭借这些强大的能力，哈勃惊人的发现渗透到天文学领域，改写了教科书，产生了7000多篇科学论文，并激起了公众对宇宙的好奇心。

让我们来看看哈勃太空望远镜的五大科学成就:

1.1990年，天文学家只能探测到红移高达0.7的正常星系，这相当于宇宙中70亿光年的距离，是现在的两倍。天文学家多年来一直推测，如果宇宙被大爆炸的火球冷却，星系一定已经进化了。地面观测无法确定哪个竞争理论最能描述早期宇宙中星系的形成和演化。

1985年，一个由顶尖天文学家组成的委员会得出结论，如果哈勃花费200个轨道周期来“深度曝光”宇宙，那将是徒劳的。他们假设，从当时已知的宇宙推断，遥远宇宙的空间几何会散射正常星系发出的光，使它们太过扩散，无法被哈勃观测到。

幸运的是，大自然非常合作。甚至在1993年修复光学系统之前，哈勃的早期观测就发现了一个红移为1.5的星系，这打破了当时的记录，相当于90多亿光年的距离。这些星系看起来比现在更紧凑，所以它们发出的光集中在一个更小的区域——让哈勃能够探测到它们。天文学家已经注意到许多形状奇怪的“病态”星系。正常星系中恒星形成产生的亮点清晰可见。

这些发现启发了时任太空望远镜研究所所长的罗伯特·威廉斯，他将导师的大部分观察时间用于数百万秒的最大曝光。它的极限星等已经达到了前所未有的28星等——比肉眼可见的最微弱物体还要暗10亿倍。

2002年，随着哈勃高科技航空相机的安装，科技科学学院的下一任院长史蒂夫·贝克·怀恩将它向前推进了一步，并拍摄了哈勃超深空(HUDF)的照片。这证实了天文学家没有错过更大的星系，因为他们只是偶然看到了致密的物体。HUDF已经达到了29级的极限，但是只发现了发展中的不完整星系。

[图片说明:哈勃太空望远镜取得了许多重要的科学发现，包括首次在可见光波段直接拍摄太阳系外行星(图中方框是这颗外星行星的北落尘门)。版权所有:美国航天局，欧空局，卡拉斯，格雷厄姆，江东，凯特(加州大学伯克利分校)，夹在(美国航天局戈达德太空飞行中心)。M. fitzgerald(劳伦斯利弗莫尔国家实验室)、k. stapelfeldt和j. krist(纳萨吉特推进实验室)。

在随后的观察中，“哈勃”还在凌星行星的大气中发现了二氧化碳、氧气和水蒸气。毫无疑问，热木星是没有生命的，但是哈勃对其大气的分析证明了将这种方法应用到地外类地行星的大气中寻找生命追踪物质的可行性。

尽管取得了这些进展，但对外星行星的直接成像仍然非常困难，即使对哈勃来说也是如此。直到2008年，哈勃第一次在可见光下捕捉到了北衰减门周围的一颗年轻气态巨行星。

下一步是什么？多亏了航天飞机项目和宇航员们，“哈勃”照相机已经升级到最先进的水平。今天的哈勃比1990年发射时强100倍。

一些关键项目仍然期待哈勃带来最大的科学回报。一个是通过测量25个巨大星系团的引力透镜来研究宇宙中暗物质的分布。哈勃还将拍摄25万个遥远星系的深度照片。另一个雄心勃勃的计划是拍摄位于附近仙女座星系(M31)的一个象限中的恒星和星云的巨大彩色马赛克。

因此，“哈勃”的戏剧还在后面。