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天文學(xué)家的“哈勃”情緣

  • 發(fā)布時間:2015-05-15 01:31:05  來源:科技日報  作者:佚名  責(zé)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(zhàn)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(shù)品”,更是科學(xué)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(xué)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(xué)家精選哈勃望遠鏡的最具科學(xué)價值的經(jīng)典之作,講述照片背后的故事,一起重溫這些照片帶來的激動和震撼。雖然這些代表作并不那樣絢麗多彩,但它們在天文學(xué)發(fā)展中起到了至關(guān)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

  我最鐘愛的天體是獵戶座星云。它就在不遠處,是一團正在積極制造恒星的美麗氣體。在我還是個高中生時,當(dāng)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(dāng)然,在那個夜晚我看到的那團精致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。有了這張獵戶星云的彩圖,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。對我來說,這些照片是科學(xué)與藝術(shù)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(xué)

  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(xué)家第一次事先成功預(yù)測到的天體撞擊事件。當(dāng)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(yè)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(wèi)星反射出彗星碎片撞擊到木星背面時發(fā)出的光,可惜未能如愿。

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

  隨著木星的自轉(zhuǎn),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(xué)家都為之大吃一驚。

  “看上去像霉菌”

  講述人:克里斯·廷尼, 新南威爾士大學(xué)

  我曾經(jīng)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(dāng)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紙打印。如果把它們拼接在一起,可以創(chuàng)造一面墻大小的巨幅星系團黑白地圖。

  當(dāng)她瞄了一眼說:“看起來像霉菌”的時候,我當(dāng)時就崩潰了。這只能說明最好的科學(xué)并不總是最漂亮的。

  我選的最偉大的哈勃望遠鏡拍的圖像也是一張“看上去像霉菌”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(fā)現(xiàn)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。質(zhì)量小于核反應(yīng)所需臨界質(zhì)量)。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致密天體之一。

  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(xué)

  雖然這張圖并不有名,但一看到它我仍然心潮澎湃。它是我們第一次捕捉到曾發(fā)生詭異的爆發(fā)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(fā)生爆發(fā),一個月后發(fā)現(xiàn)光回聲的現(xiàn)象。

  恒星爆發(fā)產(chǎn)生的光部分直射到地球,部分射向其他方向,經(jīng)周圍灰塵反射后再到達地球。光一前一后到達,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(xué)觀測的天文學(xué)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。隨后的十幾年里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(dāng)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(xué)

  當(dāng)我的哈勃望遠鏡使用申請在1998獲得批準時,那是我人生中最激動的時刻之一。我想象它將能捕捉致密星系群——史蒂芬五重星系的倩影!

  未來的十億年內(nèi),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,它們會合并、改變形狀并且合而為一。

  自此我們用哈勃望遠鏡觀測了其他幾個致密星系群,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(jīng)從星系中釋放出來,并且在星系際引發(fā)了爆發(fā)式的恒星形成過程。我很慶幸,我能活著看到我們建造哈勃望遠鏡,并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后英雄們。

  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(xué)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(jié)構(gòu)形成過程和聯(lián)系所有的基本物理定律。

  我們正端詳?shù)氖且粋€密集星系團的核心。圖中那些發(fā)光的白球是主導(dǎo)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(huán)和光弧了嗎?它們是其他遙遠星系的扭曲的像。

  星系團巨大的質(zhì)量使時空扭曲。當(dāng)遙遠星系的光經(jīng)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。憑借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(dāng)作引力望遠鏡,讓我們得以看到此前無法觀測的,更遠、發(fā)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(xué)家,我想要了解星系的整個生命周期——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(lián)系起來。有些光最微弱、距離最遙遠的星系注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(huán)球科學(xué)》(《科學(xué)美國人》中文版) 翻譯:張玲 審校:李想

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