新浪2024-10-17 20:41:38发布:纪念哈勃太空望远镜30周年，我们从哈勃望远镜得到的3个大启示

⭐发布日期：2024-10-17 20:41:38 | 来源:新浪

⭐作者：陈俊杉责任编辑:Admin

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图注：哈勃太空望远镜，尽管哈勃望远镜已经服役了几十年，但它仍然是人类在太空中的旗舰紫外线，光学和近红外望远镜，它使我们超越了任何其他天基或地基天文台的极限。

1990年4月24日，哈勃太空望远镜迅速升空进入低地球轨道，至今已有30年的历史。它在整个生命周期内已进行了四次服务，包括纠正缺陷，维修和更换车载设备以及安装改进的仪器。即使是今天，它在发射30年后和最后维修11年后，仍然是人类历史上最伟大的太空天文台。

回顾哈勃太空望远镜的无数发现，并惊叹于它们如何彻底改变了我们对宇宙的看法，从太阳系到最遥远的深空。但是30年以来的这三个启示也许比任何具体发现都重要，说明我们如何使用这个壮观的设备来增进我们对宇宙的基本理解。

图注：从遥远的宇宙深空，光从遥远的星系MACSJ2129-1飞行了大约107.7亿年，被这里成像的前景星团所透镜、扭曲和放大。最遥远的星系看起来更红，因为它们的光被宇宙的膨胀所红移，这有助于解释我们测量的哈勃定律。

1.）尽可能以前所未有的方式看待。

这是建造和飞行该天文台的基本动力。在地球上，天文学家别无选择，只能与我们的大气层抗衡。它对可见光透明，就像从游泳池底部观看宇宙一样。云、微粒，甚至只是湍流的扭曲效应，都难以确定有关宇宙的精细细节。

即使在过去的三十年中自适应光学技术取得了巨大的进步，即使与哈勃适中的2.4米主镜相比，在地面上可以使用的望远镜都大得多，哈勃望远镜仍然具有许多独特的适用范围。换句话说，与其他天文台相比，它能够以更高的精度、深度和独特的波段观察宇宙。

图注：同一目标的所有这些图像都是使用同一望远镜（哈勃望远镜）拍摄的，但是随着您从左到右的移动，它们的波长越来越大。这就是为什么它们在左侧具有更高，更清晰的分辨率的原因。最左边的图像也具有较高的频率和较短的波长；在频谱的无线电部分中，出于历史原因，我们经常谈论频率而不是波长。

在许多方面，这就是哈勃如此有价值的最重要原因。它使我们能够以一种揭示其他天文台从未发现过的事物的方式看待宇宙。哈勃望远镜的功能实现了：

有史以来最高分辨率的紫外线观测，包括前所未有的紫外线光谱（大气层禁止其进入地面），无需任何自适应系统或软件处理即可分辨小至0.05弧秒或1 / 72,000度的物体的能力，红外波长达到将近2,000纳米，或者是人眼可以看到的最长波长光的极限的三倍（并且由于大气吸收而无法从地面很好地观察到），由于来自太空的低噪音水平，还具有执行长时间曝光天文学的能力，从而实现了前所未有的深场观察。

图注：冥王星以及五个卫星一，用哈勃望远镜拍摄的在合成马赛克中图。由于其亮度不同，它的最大的卫星冥卫一（Charon），必须用完全不同的过滤器与冥王星成像。为了将它们显现出来，四颗较小的卫星以这种双星系统绕轨道运行，其暴露时间增加了1,000倍。尼克斯（Nix）和许德拉（Hydra）在2005年被发现，科波若斯（Kerberos）在2011年被发现，斯提克斯（Styx）在2012年被发现。

当然，我们已经达到了哈勃望远镜在这些领域可以做的极限，但是这些新极限比哈勃前的极限好很多倍。每当我们推到更弱的极限，更大的波长范围，更宽的观察视野和更高的分辨率时，我们都可以看到这些对象中的新对象和新细节，从而使我们以前的知识集黯然失色。

有时，独自观察的行为足以揭示关于宇宙的新真理。哈勃发现：

四个新的冥王星卫星，第一个直接成像的系外行星，围绕新形成的恒星的数十个原行星盘，数百个新超新星揭示了宇宙膨胀历史，还有有史以来最遥远的星系

等等。每当我们建造新工具时，就可以解锁前所未有的查看宇宙的功能。随着詹姆斯·韦伯太空望远镜，WFIRST和一系列新提议的出现，人类已准备好向遥远的宇宙迈出下一步。

图注：哈勃望远镜在猎户座星云中所拍摄的30个原行星盘。在光学系统中识别系统中，哈勃望远镜是识别这些原行星盘的绝妙资源，但即使从其空间位置上，也几乎无法探测这些磁盘的内部特征。这些年轻恒星中有许多是最近才离开原恒星阶段。这样的恒星形成区域经常会一次诞生成千上万的新恒星。

2.）始终遵循证据，无论证据在何处。

这是所有科学中最不被重视的课程之一，它特别适用于哈勃太空望远镜。我们可以通过首先观察建造和飞行这台望远镜的科学动机来看到这一点。它的名字就在那里：它之所以被命名为哈勃太空望远镜，并不是因为它是为了纪念埃德温·哈勃，而是因为它的主要科学目标是测量宇宙膨胀的速度：测量哈勃的常数。

望远镜的设计具有执行这些测量的能力，可以观察到星系的许多不同特性，同时确定它们的亮度、大小、红移以及众多其他特性。哈勃望远镜经过10年的运作，该团队发布了哈勃太空望远镜关键项目的结果，并完成了这项工作：他们成功地确定了宇宙膨胀的速度。

图注：哈勃太空望远镜关键项目的图形结果。这是解决宇宙膨胀率问题的图表：不是50或100，而是约72，误差约为10％。

但是在整个过程中，哈勃给了很多我们意料之外的东西。它有助于确定宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀：我们的宇宙被暗能量所支配。即使到了今天，哈勃太空望远镜也为我们提供了有关加速膨胀的最佳测量数据。

我们发现了星系如何在宇宙时间内生长和演化，确定了恒星形成高峰的时间，精确地测量了遥远的过去宇宙完全被电离的时间，向我们展示了有关恒星如何死亡的空前细节，甚至帮助我们了解了宇宙的年龄。它发现了大量星系，这些星系偶然与大质量的星团对齐，产生了引力透镜图像，这些图像既壮观又具有科学价值。

图注：引力透镜超新星iPTF16geu的放大图。插图显示了前景镜头星系的视图，最右边显示了用哈勃太空望远镜和Keck望远镜/ NIRC2仪器观测到的镜头超新星的分解多幅图像。

在每一个实例中，我们都有理论和模型，这些理论和模型符合哈勃望远镜之前我们关于这些科学问题的所有证据。哈勃数据出来后，有关这些现象的每一个的领先场景需要以某种方式加以修正，从小调整到大量修改。

我们能够以前所未有的方式推动前沿发展，从而带来了新的观察结果，新的数据，新的结果，在许多情况下，还带来了新的令人惊讶的结论。我们建造了哈勃太空望远镜时考虑到了一个特定的科学目标，但它的能力使我们能够探索宇宙的角落，我们甚至不知道在望远镜设计时存在。我们跟踪了证据，无论它领导我们在哪里，宇宙揭示了我们甚至不知道它所能拥有的秘密。