“哈勃”驚人的探測成果

自1990年哈勃空間望遠鏡進入太空，至今已經28年了，讓我們看看它都取得了哪些驚人的成果。

1.宇宙在加速遠離我們

我們的宇宙在膨脹。大約在一個世紀以前，埃德溫·哈勃測量到了我們宇宙的膨脹速率，這個值我們稱為哈勃常數。但是在哈勃望遠鏡發射升空之前，哈勃常數的測量結果十分不精確，我們由此算出的宇宙年齡只能限定在100億到200億的范圍內。而現在天文學家用哈勃望遠鏡的數據算出的哈勃系數，可以把宇宙年齡限定在138億年左右，可以說精確度提升了不少。

然而除此之外，令天文學家感到吃驚的是，從哈勃望遠鏡的觀測結果中發現，宇宙不僅僅是在膨脹，而且是在加速膨脹——這個發現獲得了2011年的諾貝爾物理學獎。

2.記錄星系的成長歷程

就像我們用相簿記錄孩子的成長歷程一樣，天文學家用“哈勃”給不同宇宙學時間上的星系進行“拍照”，記錄下了宇宙中星系的成長歷程。

我們怎么知道宇宙過去的樣子呢？這主要得益于一條簡單的數學關系：“哈勃”向深空中看得越深，在時間上就越久遠。距離越遠（也就是時間上越早）的星系越小，且越不規則；反之，則巨型、規則的漩渦星系和橢圓星系就越多。這表明，星系之間隨著時間的推移在不斷地融合，漸漸地變成了我們現在所看到的巨大星系。

▲ 船底座星云，被稱為“神秘山”。冷的氫氣以及塵埃向上延伸。在頂部，是一個三光年高的柱子，這個柱子逐漸被附近恒星的亮光和恒星風吹散；同時它還受著內部剛形成的原初恒星摧殘，一個噴流向左右兩個方向噴射而出

3.看到太陽系外的世界

哈勃望遠鏡是第一個在光學上觀測到系外行星的。這顆行星在25光年外，繞著北落師門旋轉，離北落師門的距離大概是土星到太陽距離的十倍。

此外，天文學家用哈勃望遠鏡的觀測數據能測出系外行星的大氣成分。觀測發現，盡管大多數系外行星對生命來說都過于炎熱而無法生存，但是在一些行星上存在構成生命的基本成分。

4.“照亮”暗物質

通過哈勃望遠鏡銳利的視場，天文學家通過引力透鏡現象及逆向工程，繪制出了空間中暗物質的分布情況。結果發現，宇宙中暗物質大約是普通物質的五倍，且以網狀結構分布；而大質量的可見結構（像星系群、星系團等）往往都分布在這些網狀結構交叉的地方。

【名詞解釋】暗物質：暗物質是一種不可見的物質形式（簡單的理解就是不發光），它構成了宇宙物質的大部分質量。

▲ 根據哈勃的光譜圖合成的圖像。研究人員發現許多星系中心都存在一個巨型黑洞。NGC3379和NGC3377分別包含著一個5000萬個太陽質量和1億個太陽質量的黑洞；NGC4486B在其核心包含兩個黑洞

▲ 哈勃觀測到大量各種各樣復雜的行星狀星云

5.巨型黑洞無處不在

哈勃望遠鏡發現，幾乎每一個星系的中心都存在一個巨大的黑洞，這些黑洞有百萬個到十億個恒星質量那么大。此外還發現這些黑洞的尺寸和其宿主星系的質量相關。哈勃星系普查表明，黑洞的質量取決于其宿主星系星系核中恒星的質量：星系越大，黑洞也越大。這種關系說明黑洞是伴隨著星系一塊兒成長的，而且黑洞會吞并星系的一部分質量。

6.研究地外行星和它們的衛星

哈勃望遠鏡見證了太陽系內的小天體對木星的影響。它于1994年觀測到休梅克-列維9號彗星的21個碎片依次撞入木星——這是天文學家第一次看到這樣的事件——每一次撞擊都在木星的表面留下一個烏黑的“傷疤”。此外，天文學家們還用哈勃望遠鏡定期地測量木星表面著名的“大紅斑”的尺寸，以調查它為什么會漸漸地消失。

“哈勃”在木衛三（太陽系內最大的衛星）地下發現了一個巨大的鹽水海，據估計其含水量比地球表面全部的水還要多。此外“哈勃”還觀測到木衛二表面大氣的變動，天文學家認為這可能是由地下海水噴發而造成的。尋找液態水，在尋找地外生命的研究中至關重要。

7.柯伊伯帶的大發現

在對太陽系邊緣的矮行星——冥王星的探測中，“哈勃”在這個冰冷的世界中發現了四顆衛星，分別是水神星（Nix），九頭蛇星（Hydra），冥衛四（Kerberos），冥衛五（Styx）。

2015年7月美國宇航局的新視野號探測器拍攝了一張冥王星的精彩照片。在科學家為“新視野號”安排行程的過程中，哈勃望遠鏡起了重要的作用，它從上世紀90年代到2010年這些年對太陽系邊緣的探測，為“新視野號”繪制了旅行的地圖。

此外哈勃望遠鏡還在鳥神星附近發現了一個直徑為161千米左右的衛星。

8.跟進小行星帶的演化

在火星和木星之間存在著一條布滿碎石和小行星的帶，小行星們經常會在這發生碰撞。在一個有著灰塵拖尾的點狀物體附近，哈勃望遠鏡觀測到了一個奇怪的X形的結構。這種結構被認為可能是兩個小天體發生對撞產生的，其相對速度約為子彈的五倍。天文學家一直都認為小行星帶會在小行星之間的碰撞后慢慢變得更加零碎，但這次則是首次通過觀測證實該猜想。

另外，哈勃望遠鏡還觀測到一個擁有六個“彗星尾巴”的小行星。計算機模擬表明，這些尾巴可能是由一系列塵埃噴射事件產生的。

9.見證恒星誕生

哈勃望遠鏡的紅外探測器能夠穿透厚重的塵埃云，而在這些塵埃云中，有成千上萬的恒星在燃燒著它們的生命。哈勃望遠鏡對這些星云的觀測表明，在這些恒星誕生的地方，往往伴隨著劇烈的“陣痛”——新星產生出強烈的紫外輻射以及激震前沿，這些輻射會清除掉周圍的塵埃云。

此外，哈勃望遠鏡也以前所未有的精度捕捉到來自新星的發光氣體發出的高能噴流。這些噴流是氣體旋轉流進新形成恒星過程中，被磁場引導，以超音速從恒星兩極噴射而出的副產品。

10.記錄恒星的死亡之路

哈勃望遠鏡詳細記錄了類似太陽的恒星是如何一步步走向死亡的。哈勃望遠鏡的觀測發現，它們有各種各樣復雜的形狀，有些像風車，有的像蝴蝶，有的像沙漏。這些圖片告訴我們，其實恒星在坍縮形成白矮星之前，它拋射其外部氣體層的動力學是非常復雜的，而不像我們以前假設的那樣是球對稱的。

11.探測“光學回聲”

哈勃望遠鏡捕捉到麒麟座V838爆發后形成的光反射序列圖像。2002年1月，這顆紅巨星爆發出一個無法解釋的閃光，然后留下一片看起來像“擴張的泡沫”一般的遺跡。實際上，這泡沫似的遺跡只是閃光將本來已經存在的塵埃云照亮了而已。由于光只能以有限的速度——光速傳播，所以閃光花了幾年才到達更遠的塵埃云，然后照亮它們。這種現象稱為“光學回聲”，就像聲波在遇到峽谷或墻壁時的反射一樣。

12.尋找行星形成區

天文學家用哈勃望遠鏡證實了行星形成于環繞恒星的塵埃盤。哈勃望遠鏡在獵戶座星云中首次發現一個繞著大約200顆恒星運轉的原行星盤。隨后通過對附近恒星的巡天觀測，哈勃對塵埃盤完成了最大、最精細的光學圖像勘測。

13.觀測星系細節和星系融合

當埃德溫·哈勃發現銀河系不是宇宙的全部，在其之外還有大量的星系時，他給這些星系做了一個基本的分類：漩渦星系、橢圓星系和不規則星系。現在這個以他名字命名的望遠鏡則揭示了這些星系前所未有的細節。

此外，隨著哈勃望遠鏡觀測的距離越遠，它看到的景象也就越奇異怪誕，這是因為越往深處看宇宙越年輕，此時宇宙尺寸還很小，星系也很年輕，它們之間也更容易相互吸引而碰撞、融合。