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天文學家的“哈勃”情緣

  • 發佈時間:2015-05-15 01:31:05  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  以每小時2.8萬公里的速度繞地球飛行25年,拍攝了一百多萬張圖片,這就是哈勃太空望遠鏡的赫赫戰績。這些壯觀的太空圖像從根本上改變了人類對宇宙的理解,是“我們這個時代最耀眼、最美麗的藝術品”,更是科學研究者不可或缺的助手。

  日前,世界各地的天文愛好者為哈勃望遠鏡慶祝了25歲生日。這個太空望遠鏡在全世界獲得喜愛,不僅因為它突出的科學成就,也因為它帶來了許多令人難忘的影像。

  為此,我們特邀頂級天文學家精選哈勃望遠鏡的最具科學價值的經典之作,講述照片背後的故事,一起重溫這些照片帶來的激動和震撼。雖然這些代表作並不那樣絢麗多彩,但它們在天文學發展中起到了至關重要的作用。

  我把這張圖貼在了辦公室門口

  講述人:坦尼亞·黑爾,維多利亞博物館

  我最鍾愛的天體是獵戶座星雲。它就在不遠處,是一團正在積極製造恒星的美麗氣體。在我還是個高中生時,當我第一次將那小小的望遠鏡成功對準獵戶座的那刻,我特別有成就感!因為,那時的望遠鏡還沒有自動對準功能,為了在茫茫天際中找到方向,要人工一點一點慢慢地搜尋。

  當然,在那個夜晚我看到的那團精緻稀薄的氣體是黑白的。哈勃望遠鏡卻能讓我們看到一個彩色的宇宙。有了這張獵戶星雲的彩圖,我們似乎就能身臨其境般仔細觀察了!

  正因如此,許多哈勃望遠鏡的照片都成了傳世之作。對我來説,這些照片是科學與藝術的完美融合,雅俗共賞。我將這張圖4米寬2.5米高的副本貼在了我辦公室的門口!我可以告訴你,這是個開始每日工作的好方法。

  我看到了巨大的黑色“傷疤”

  講述人:邁克爾·布朗,莫納什大學

  1994年6月,蘇梅克-列維9號彗星的碎片與木星撞擊是天文學家第一次事先成功預測到的天體撞擊事件。當時,全世界許多天文望遠鏡,包括剛維修完的哈勃望遠鏡,都對準了木星。

  那次的彗星撞擊事件是我第一次進行專業的天文觀測。在斯特朗羅山冰冷的穹頂下(編者注:斯特朗羅山天文臺有雷諾望遠鏡)我們希望能看到木星衛星反射出彗星碎片撞擊到木星背面時發出的光,可惜未能如願。

  但是,哈勃望遠鏡卻看到了出人意料的景象。在木星背面發生的撞擊濺出了羽狀的噴流,這些噴流衝出木星大氣層,所以能短暫地出現在地球的視野中。

  隨著木星的自轉,我們看到了巨大的黑色“傷疤”。這些傷疤都是由彗星碎片撞擊造成的,有些傷疤的直徑甚至比月亮還大!全世界的天文學家都為之大吃一驚。

  “看上去像黴菌”

  講述人:克裏斯·廷尼, 新南威爾士大學

  我曾經拽著我的妻子到我辦公室,自豪地向她展示用英澳望遠鏡上當時最新最先進的成像儀(8192×8192像素)拍的圖像。這些圖像很大,要用多張A4紙列印。如果把它們拼接在一起,可以創造一面墻大小的巨幅星系團黑白地圖。

  當她瞄了一眼説:“看起來像黴菌”的時候,我當時就崩潰了。這只能説明最好的科學並不總是最漂亮的。

  我選的最偉大的哈勃望遠鏡拍的圖像也是一張“看上去像黴菌”的黑白圖(攝于2012年)。

  在圖片中心隱匿著一個不起眼的小點。而它正是那時發現的最冷的褐矮星(編者注:褐矮星是比行星大比恒星小的天體。品質小于核反應所需臨界品質)。它到太陽的距離不到10秒差距(32.6光年),溫度卻只有350開爾文(77℃),比一杯茶還低!

  目前,它仍是我們所探測過的太陽系外最冷的緻密天體之一。

  第一次看見“光回聲”

  講述人:霍華德·博德, 賓夕法尼亞州立大學

  雖然這張圖並不有名,但一看到它我仍然心潮澎湃。它是我們第一次捕捉到曾發生詭異的爆發的恒星——麒麟座V838周圍的“光回聲”。2002年1月,地表小型望遠鏡觀測到該恒星發生爆發,一個月後發現光回聲的現象。

  恒星爆發産生的光部分直射到地球,部分射向其他方向,經周圍灰塵反射後再到達地球。光一前一後到達,就好像回聲一樣。

  2002年3月,宇航員為哈勃望遠鏡裝了先進巡天照相機(ACS)。同年4月我們拍攝了這張照片,我們是首批用它做科學觀測的天文學家。

  NASA就好像早就知道來自V838的光正從2萬光年遠的地方向我們飛馳而來,ACS安裝好的時間剛剛好。隨後的十幾年裏我們用哈勃望遠鏡觀測到了更多的光回聲。雖然不乏鼎鼎大名之作,但我仍然記得當我第一次看見光回聲的激動之情。

  史蒂芬五重星系跳著華爾茲

  講述人:簡·查爾頓,賓夕法尼亞州立大學

  當我的哈勃望遠鏡使用申請在1998獲得批准時,那是我人生中最激動的時刻之一。我想像它將能捕捉緻密星系群——史蒂芬五重星系的倩影!

  未來的十億年內,史蒂芬五重星系仍然會在引力作用下跳著雄偉的華爾茲。最終,它們會合併、改變形狀並且合而為一。

  自此我們用哈勃望遠鏡觀測了其他幾個緻密星系群,但史蒂芬五重星系仍然是獨一無二的,因為其中的氣體已經從星系中釋放出來,並且在星系際引發了爆髮式的恒星形成過程。我很慶倖,我能活著看到我們建造哈勃望遠鏡,並且借助它深入研究宇宙。感謝那些建造維護哈勃望遠鏡的幕後英雄們。

  過去和未來在這張照片中相遇

  講述人:詹姆斯·布勒克,加利福尼亞大學歐文分校

  此圖就是哈勃望遠鏡的最佳“代言人”。單這張雄偉的圖就能洞悉宇宙:它遙遠的過去、正在進行的結構形成過程和聯繫所有的基本物理定律。

  我們正端詳的是一個密集星系團的核心。圖中那些發光的白球是主導星系團中心的巨大星系。如果仔細看,你會看到一些從它們上面撕扯下來的彌散白光“碎片”。星系團就像一個引力攪拌機,將許許多多獨立的星系攪合成一團。

  但星系團本身還只是這張照片講述的宇宙故事的第一章。看到那些泛著微弱藍光的光環和光弧了嗎?它們是其他遙遠星系的扭曲的像。

  星系團巨大的品質使時空扭曲。當遙遠星系的光經過星系團時,就會被彎曲而形成形狀古怪的像,就像放大鏡會將微弱的燭光扭曲變亮一樣。憑藉我們對愛因斯坦廣義相對論的理解,哈勃望遠鏡把星系團當作引力望遠鏡,讓我們得以看到此前無法觀測的,更遠、發光更微弱的天體,而我們正看著的星系其實是它們130億年前的樣子。

  作為一個理論學家,我想要了解星系的整個生命週期——它們是如何誕生的、它們是如何成長的以及最終它們是如何死亡的。哈勃望遠鏡將這些不同的階段聯繫起來。有些光最微弱、距離最遙遠的星系註定要成為前景中那些閃著白光的“怪物”星系。過去和未來在這張偉大的照片中相遇。

  稿件來源:《環球科學》(《科學美國人》中文版) 翻譯:張玲 審校:李想

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