「暢享紀錄片」天文愛好者看過來，「哈勃」19年成果大揭秘！

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哈勃小知識

哈勃空間望遠鏡（英語：Hubble Space Telescope，縮寫：HST） 是以著名天文學家、美國芝加哥大學天文學博士愛德溫·哈勃為名，在地球軌道上並且圍繞地球的太空空間望遠鏡，它於1990年4月24日在美國甘迺迪航天中心由「發現者」號太空梭成功發射。

哈勃空間望遠鏡的位置在地球的大氣層之上，因此影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線，是天文史上最重要的儀器之一。

類型屬於光學望遠鏡。

它成功彌補了地面觀測的不足，幫助天文學家解決了許多天文學上的基本問題，使得人類對天文物理有更多的認識。

此外，哈勃的超深空視場則是天文學家目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學影像。

哈勃空間望遠鏡和康普頓γ射線天文台、錢德拉X光天文台、斯皮策空間望遠鏡都是美國國家航空航天局大型軌道天文台計劃的一部分 。

哈勃空間望遠鏡由NASA和ESA合作共同管理。

高清暢享館 全紀實頻道

9月6日 20:45

《哈勃空間望遠鏡的神奇之旅》

哈勃太空望遠鏡拍到宇宙噴泉延伸10萬光年

在運籌帷幄了幾十年之後，哈勃空間望遠鏡作為美國宇航局大型天文台中的第一個終於在1990年發射上天，開始決勝千里之外。

在修復了主鏡存在的結構問題之後，哈勃空間望遠鏡徹底地改變了天文學的許多領域，並且為大眾奉獻了一幅又一幅攝人心魄的宇宙畫面。

在過去19年間，哈勃太空望遠鏡已經獲得29000顆天體的880000多份觀察資料，並拍攝了超過570000張圖片。

太空人為哈勃空間望遠鏡安裝新的儀器設備，使得「哈勃」始終在天文學中領跑。

在過去的一個世紀裡，天文學家根據近處恆星的距離推算出的遙遠天體距離建立起了一個詳盡的距離「階梯」體系。

距離階梯的第一級是那些距離我們最近的恆星，由於地球繞太陽的軌道運動我們可以探測到它們在天空中的位置變化。

這一被稱為「視差」的效應由於只涉及到最基本的幾何原理，因此它的結果十分可靠。

這一方法的唯一局限是我們測量天體位置變化的精度。

隨著精度的提高，視差測量可以推廣到更遙遠的距離。

空間成像的高解析度。

左側為位於夏威夷莫納克亞的日本8米昴星望遠鏡所拍攝的模糊星系照片，右側為哈勃空間望遠鏡所拍攝的同一星系。

儘管恆星經常被認為是永恆不變的，但事實上它們是在不斷演化的。

新一代的恆星形成於氣體星雲，而老年恆星則通過行星狀星雲和超新星爆發最終演化成了白矮星、中子星和黑洞。

這些恆星形成和演化的過程對於了解宇宙中的許多特徵是非常關鍵的，這其中包括了星系演化、化學元素的散播以及氣體的分布。

恆星的一生。

圖a：獵戶星雲是恆星誕生的地方。

插圖顯示了一顆被塵埃盤包裹住的年輕恆星，而塵埃盤中則可能正在孕育行星。

圖b：大麥哲倫雲中的藍色年輕恆星以及形成這些恆星所遺留下的氣體。

圖c：麒麟座V838和它的「光學回聲」。

圖d：一顆垂死的恆星正在通過行星狀星雲拋射它的外部包層並且在中心留下一顆白矮星。

圖e：一個包含有許多老年恆星的球狀星團，其中最暗弱的是白矮星。

在恆星中的氫耗盡之後，其中心的主要能源也會枯竭，於是恆星就會經歷劇烈的演化。

在這一演化中，恆星會急劇膨脹並且拋射出大量的物質，然後要麼爆發要麼慢慢地變暗，並且留下一個緻密的殘骸（白矮星、中子星或者黑洞）。

遠近不同的星系。

圖a：星系之間大相逕庭的特性。

圖b：哈勃超深空區照片中的不規則星系。

有多種辦法可以測量宇宙的年齡。

最保險的辦法就是測量我們今天已知的最年老恆星，它們給宇宙的年齡設定了一個最可靠的下界。

為了確定一群恆星的年齡，最理想的辦法是找一個同時形成的星團。

由於質量越大的恆星演化得越快——質量最大的恆星很快就演化成了超新星、中等質量的恆星（就像太陽）則會演化成行星狀星雲並且留下一顆暗弱的白矮星、低質量恆星的壽命則會和宇宙的年齡一樣長，因此星團中的恆星會處於不同的演化階段。

而星團的年齡則可以從星團中還剩下的恆星的質量來得出。

在過去19年間，哈勃太空望遠鏡已經獲得了以下重大發現——

首次證實暗物質的存在

天文學家基於哈勃天文望遠鏡的觀測數據研究土星與星系群碰撞時，找到了暗物質存在的有力證據。

他們對星系群1E0657-56進行了觀測，該星系群也被稱為「子彈星系群」，他們發現兩組星系在重力拉伸作用下暗物質和正常宇宙物質被分離開了，這項研究首次證實了暗物質的存在，這種無形物質是無法通過望遠鏡進行探測的。

暗物質構成了宇宙的主要質量，並構成了宇宙的底層結構。

暗物質能與宇宙正常物質（比如氣體和灰塵）發生重力交互作用，促進宇宙正常物質形成恆星和星系。

探測到冥王星的衛星

哈勃天文望遠鏡對我們太陽系的外圍區域進行了勘測，進一步研究冥王星和其他冰冷的天體。

它發現了環繞冥王星的兩顆新衛星——Nix和Hydra，這兩顆衛星的顏色與冥衛一相同。

這三顆衛星具有相同的顏色暗示著它們可能同時誕生於數十億年前某顆星體與冥王星的碰撞。

類星體明亮的光線

類星體令人難以捉摸並且非常神秘，自從1963年發現類星體之後，天文學家就一直致力於探測類星體是如何緊密地結合了光線和其他放射性物質。

類星體位於宇宙外沿區域，能夠產生大量的能量。

類星體並不比太陽系大，但是其亮度卻與擁有數千億顆恆星的星系相當。

彗星碰撞木星

哈勃天文望遠鏡拍攝到數十顆彗星碰撞木星的情景，圖片顯示可觀的爆炸發送強烈的蘑菇狀熱氣體火球進入木星上空。

此次碰撞木星的彗星群叫做「Shoemaker-Levy 9」，它兩年前就被木星分裂成許多小彗星，最終當小彗星落在木星表面上時，在木星行星雲中留下了臨時性的燻黑斑點。

加速宇宙

哈勃天文望遠鏡通過觀測到遙遠爆炸恆星釋放出的光束，將有助於科學家發現暗能量。

幾年之後，哈勃天文望遠鏡的觀測結果顯示，宇宙暗能量在數十億年里與重力展開著拔河競爭，暗能量起到了重力的反作用力，促進宇宙以更快的速度進行膨脹。

完整的星系形成過程

哈勃天文望遠鏡提供了星系隨著時間的流逝如何形成現今所觀測到的巨大星系，它拍攝到遙遠宇宙星系一系列獨特的觀測照片，許多星系存在僅7億年，這項觀測提供了宇宙以可見光、紫外線和近紅外線視角下的景象。

可見光視角下探測到第一顆地外行星

天文學家使用哈勃天文望遠鏡拍攝到可見光視角下的第一顆地外行星，並探測到該行星具有大氣層。

這顆行星的學名為「北落師門b」，是環繞明亮的北落師門恆星運行的一顆小行星，距離地球25光年，位於Piscis Australis星座之中。

一個直徑為215億英里的巨大殘骸圓盤包圍著這顆恆星，這顆行星就位於殘骸圓盤內部。

超大質量黑洞「稱重」

哈勃天文望遠鏡探測到星系的濃密中心區域，並強有力地證實超大質量黑洞位於星系中心位置。

超大質量黑洞緊裹著數百萬至數十億顆太陽的質量。

這裡擁有許多重力，使其吞併任何周圍物質。

這種複雜的「吞併機制」並不能直接觀測到，這是由於甚至光線也難逃重力的束縛。

但是哈勃天文望遠鏡能夠直接進行探測，它幫助天文學家通過測量黑洞周邊物質旋轉速度測量出幾個超大質量黑洞的質量。

宇宙中最強烈的爆炸

科學家曾猜測地球大氣層臭氧層中可燃燒強大的光線束和其他放射物質，但幸運的是像如此強烈的輻射不會發生在地球上，只存在較遙遠的宇宙區域。

如圖所示，這種強烈的爆炸稱為伽馬射線爆，它可能是自宇宙大爆炸之後最強烈的爆炸事件。

哈勃天文望遠鏡顯示放射物質在遙遠星系中短暫的閃光，這裡的恆星形成機率非常高，該望遠鏡的觀測結果證實強大的光線束源自超大質量恆星的崩潰。

行星誕生於恆星灰塵盤

天文學家通過哈勃天文望遠鏡證明了行星可形成於恆星周圍的灰塵盤，它的觀測結果顯示之前已探測一顆行星位於恆星Epsilon Eridani旁，並以地球視角的30度進行環繞，同樣恆星的灰塵盤也有相同的傾斜角度。

雖然天文學家長期推斷行星形成於這樣的灰塵盤，但這是經觀測而證實的研究。

恆星絢麗地死亡

哈勃天文望遠鏡以壯觀的絢麗色彩結束了自己的生命，它如同秋季樹木呈現多彩的葉子。

這顆類似太陽的恆星在生命的最後歷程中，向太空噴射最外層的氣態層，這一氣態層開始燃燒，釋放出紅色、藍色和綠色，它被稱為「行星狀星雲」。

宇宙的年齡

哈勃天文望遠鏡的觀測結果使太空人能夠通過兩種方法精確地計算出宇宙的年齡，第一種方法是依賴測量宇宙膨脹的比率，結果顯示宇宙的年齡大概是130億年；第二種方法是通過測量叫做白矮星的年老昏暗恆星所釋放出的光線，該方法證實宇宙存在至少120－130億光年（距離）。