哈勃空間望遠(yuǎn)鏡是以美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德溫·哈勃為名，于1990年4月24日成功發(fā)射，位于地球的大氣層之上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在1990年升空以后就拍攝了它的第一張照片，不過(guò)前期還處在調(diào)試階段，并且發(fā)現(xiàn)了主相機(jī)存在問(wèn)題，直到1993年NASA第一次升空維護(hù)任務(wù)完成以后，哈勃才真正開(kāi)始騰飛。北京賽車(chē)

上圖為美國(guó)國(guó)家航空航天局第一次哈勃維修任務(wù)。宇航員杰弗里·霍夫曼移除了哈勃的廣角和行星照相機(jī)1 (WF/PC 1)，并安裝了功能更強(qiáng)大的廣角和行星照相儀2（WF/PC 2）。

新安裝的廣角和行星照相機(jī)2 (WF/PC2）大大提升了哈勃的成像能力。下圖是第一次維修任務(wù)之前和之后的區(qū)別！

這個(gè)差別稍微有點(diǎn)大，上圖中的星系為M100，左邊是WF/PC 1的成像效果，右邊是WF/PC2的效果。

從1993年到2009年，WF/PC2是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上主要的工作相機(jī)，在它的一生中拍攝了無(wú)數(shù)的標(biāo)志性圖像。其中有五幅圖像特別引人注目，它們的形象永遠(yuǎn)地改變了我們?nèi)祟?lèi)心目中的宇宙。

原始哈勃深場(chǎng)

當(dāng)我們仰望夜空的時(shí)候，肉眼能看到的星星有限，有些地方有星星，有些地方?jīng)]有，只是一片黑暗、虛空的深淵。如果我們用雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察天空，就能看到比肉眼更多的星星，用專(zhuān)業(yè)天文望遠(yuǎn)鏡的話比用雙筒望遠(yuǎn)鏡看到的更多，這說(shuō)明黑暗的夜空中不是沒(méi)有星星，只是我們觀測(cè)的設(shè)備不行。

1995年，科學(xué)家決定用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，看一下黑暗的天區(qū)到底有什么？于是我們?cè)诤诎档囊箍罩羞x擇了一個(gè)幾乎沒(méi)有恒星，沒(méi)有已知的星系、星團(tuán)，或者任何發(fā)光東西的區(qū)域。把望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)這片空無(wú)一物的空間，持續(xù)觀察幾天...

上圖的每一邊在天空中只有一度，或者說(shuō)上圖中所顯現(xiàn)的天區(qū)只占夜空的0.005%。可以想象一些這是多么的小。夜空大約有20000平方度，而上圖中黃色的小區(qū)域卻不到0.002平方度！在哈勃觀測(cè)之前，我們只知道在這個(gè)小區(qū)域內(nèi)有5顆暗淡的恒星，其他什么也沒(méi)有。

在10天的時(shí)間里，WF/PC2在這片區(qū)域內(nèi)拍攝了342張照片，凝視著這片看起來(lái)什么都沒(méi)有的區(qū)域，捕捉著那里可能存在的每一個(gè)光子，在342張照片中有些照片曝光了幾分鐘，看起來(lái)完全就是一片黑暗什么也沒(méi)有。不過(guò)在10天之后，當(dāng)我們把這些照片疊加在一起時(shí)，下圖就是我們所看到的情形。

這是哈勃最了不起的發(fā)現(xiàn)之一！在這張照片中每一個(gè)發(fā)光的點(diǎn)都時(shí)一個(gè)星系，在我們獲得這張照片之前，我們完全不知道宇宙深空有多深、物質(zhì)有多稠密、有多少星系。

那么你知道這張照片中有多少星系嗎？或者說(shuō)在小于0.002平方度的天空里有多少星系?

我們可以截取上圖的8%然后放大，可以數(shù)一下。

記住每一個(gè)模糊的斑點(diǎn)，或發(fā)光點(diǎn)都是一個(gè)星系！在這張圖片里大約有350個(gè)星系。然后根據(jù)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)計(jì)算，全天空兩個(gè)半球大約40000平方度，然后乘以我們?cè)?.002平方度的天空里發(fā)現(xiàn)的星系數(shù)量，我們就得出了宇宙中至少有10^11個(gè)星系，或者說(shuō)是100000000000個(gè)星系！

這是我們第一次確認(rèn)，在可觀測(cè)宇宙中至少星系數(shù)量的下限。不過(guò)后來(lái)哈勃將這個(gè)數(shù)字又刷新到了2000億個(gè)星系！

木星是太陽(yáng)系中最大的行星

哈勃在可見(jiàn)光波段下的成像無(wú)人能及，太陽(yáng)系的遙遠(yuǎn)天體不發(fā)光但可以反射微弱的太陽(yáng)光，這對(duì)哈勃來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠的，我們通過(guò)哈勃可以看清木星身上的條紋以及大紅斑。甚至還能看到離木星最近的衛(wèi)星木衛(wèi)一表面正在經(jīng)歷活躍的火山噴發(fā)。北京PK10

不過(guò)迄今為止，哈勃發(fā)現(xiàn)最令人激動(dòng)的事情是在1994年的巧合之下，拍攝到了木星被彗星撞擊的畫(huà)面！

哈勃首先拍攝到了彗星碎片（上圖），然后拍攝到了木星上的多個(gè)撞擊點(diǎn)（下圖），這些彗星碎片在木星巨大旋轉(zhuǎn)的云層中一路戳出了許多大洞！

除了哈勃拍攝的木星之外，我們能獲得木星最清晰的圖像只能是探測(cè)器飛抵木星時(shí)給我們返回更加清晰地照片。例如：朱諾號(hào)木星探測(cè)器。

除了以上這些，哈勃還做了更多奇妙的事情，獲得了很多珍貴的照片和發(fā)現(xiàn)。

環(huán)狀星系

宇宙中不僅僅有螺旋星系和橢圓星系，哈勃還拍攝了一張非常罕見(jiàn)的“環(huán)狀”星系的照片。關(guān)于環(huán)狀星系的形成有兩種看似都很合理的理論：

• 潮汐引力和吸積：如果一個(gè)星系在引力的作用下靠近一個(gè)更大的星系，那么巨大星系所產(chǎn)生的潮汐引力會(huì)將正在靠近的星系撕裂，然后吸積物質(zhì)并在其周?chē)纬梢粋€(gè)物質(zhì)圓環(huán)。

• 碰撞產(chǎn)生的漣漪：兩個(gè)巨大的星系發(fā)生碰撞并互相穿過(guò)彼此，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)和氣體星系外圍移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的漣漪會(huì)觸發(fā)恒星形成。

以上兩個(gè)理論自20世紀(jì)70年代以來(lái)一直存在，但從未有過(guò)任何證據(jù)去支持這兩個(gè)理論中的任何一個(gè)，所以我們也不知道哪個(gè)正確、哪個(gè)是錯(cuò)誤的。

不過(guò)，直到哈勃（WF/PC2）拍下這張照片。

Arp14是我們唯一已知兩個(gè)引力相互作用的環(huán)形星系，根據(jù)它們的運(yùn)動(dòng)，我們可以知道它們正在互相遠(yuǎn)離彼此，而且它們兩個(gè)跟我們的距離相同。

這說(shuō)明兩個(gè)星系“剛剛”發(fā)生了碰撞，由于兩個(gè)星系都有光環(huán)，所以我們可以確定星系在碰撞互相穿過(guò)彼此時(shí)，會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)恒星大量形成的物質(zhì)漣漪！

引力透鏡。

我們?cè)谟钪嬷杏^察星系、星系團(tuán)的時(shí)候，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)或者多個(gè)星系、星系團(tuán)會(huì)彼此對(duì)齊，也就是排列成一條直線。

那么處在中間的星系、星系團(tuán)就會(huì)像一個(gè)透鏡導(dǎo)致背后星系的圖像被放大和扭曲。

上面的圖像是哈勃望遠(yuǎn)鏡在1990年拍攝的照片，也就是在更換新相機(jī)之前拍攝的照片，分辨率非常低。

不過(guò)WF/PC2使我們發(fā)現(xiàn)了大量的引力透鏡造成的多重圖像、弧線和背景放大效果。在上圖中我們可以看到藍(lán)色的弧線，它們看起來(lái)像是一個(gè)圓的一部分！其實(shí)這些是同一個(gè)背景星系被引力透鏡拉伸和多次展示的效果。

星星是如何誕生和死亡的

許多恒星在生命結(jié)束時(shí)會(huì)吹散外層的氫殼，形成一個(gè)明亮的行星狀星云，壽命約為1萬(wàn)年。大約15年前，搭載WFPC2的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)貓眼星云進(jìn)行了觀測(cè)，使其成為了第一個(gè)使用新光學(xué)系統(tǒng)和WFPC2成像的行星狀星云。

哈勃望遠(yuǎn)鏡在可見(jiàn)光下觀測(cè)銀河系的星云獲得的照片都十分壯觀。而且在銀河系中恒星死亡后產(chǎn)生的星云數(shù)量非常多，我們可以做一個(gè)估計(jì)：銀河系中大約有4000億顆恒星，每顆恒星大約有100億年的壽命，這意味著每年大約有40顆恒星死亡。也就是說(shuō)在任何時(shí)候，銀河系中都有大約40萬(wàn)個(gè)行星狀星云。WF/PC2還捕捉到了一些壯觀的星云，比如沙漏星云：

哈勃5號(hào)星云：

還有被稱(chēng)為“螞蟻星云”的Mz3星云。

所以WF/PC2所拍攝的恒星殘骸讓我們知道了很多關(guān)于恒星如何死亡的知識(shí)。但它也告訴了我們恒星是如何，并且在哪里誕生的！

恒星死亡后會(huì)將大量的物質(zhì)重新返回到宇宙中，并且引發(fā)新的恒星誕生。

恒星誕生最壯觀的景象之一就發(fā)生在鷹狀星云的深處。

哈勃拍攝鷹狀星云中心時(shí)，獲得了最著名的一張照片，我們稱(chēng)其為創(chuàng)世之柱。

所以WF/PC2相機(jī)完全改變了我們對(duì)宇宙的看法！

在2009年，在NASA對(duì)哈勃所進(jìn)行的最后一次維護(hù)任務(wù)中（第五次維護(hù)），WF/PC2相機(jī)被更換為WF/PC3，進(jìn)一步提升了哈勃的觀測(cè)能力，并且獲得了比哈勃深長(zhǎng)還要深（觀測(cè)距離）兩倍的哈勃極深場(chǎng)。

還有我們無(wú)法想象的星系細(xì)節(jié)：

垂死恒星的行星狀星云：

更加清晰地引力透鏡：

更加壯觀，細(xì)節(jié)更加清晰的創(chuàng)世之柱：

所以哈勃望遠(yuǎn)鏡最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，它改變了我們?nèi)祟?lèi)對(duì)宇宙的看法，我們的視野從未如此清晰！