盤點哈勃發射20年在科學上的重大成就

      哈勃從發射之初，就滿載了天文學家的期望，試圖通過它來進一步了解宇宙中的奧秘。在20年的服役歷程中，它幫助天文學家們解決了一些長期困擾天文學家的問題，并且引導著天文學界產生新的整體理論來解釋這些結果，推動了天文科學的進步。以下列舉了哈勃的重大“功績”：

哈勃太空望遠鏡拍攝的旋渦星系M100中的一顆造父變星

　　哈勃的眾多主要任務之一是要比以前更準確的的測量出造父變星的距離，這可以讓我們更加準確的定出哈勃常數的數值范圍，這樣才能對宇宙的擴張速率和年齡有更正確的認知。在哈勃升空之前，哈勃常數在統計上的誤差估計是50%，但在哈勃重新測量出室女座星系團和其它遙遠星系團內的造父變星距離后，提供的測量值準確率可以在10%之內。這與哈勃發射之后以其它更可靠的技術測量出來的結果是一致的。

哈勃圖片呈現130億年前宇宙形成之初時的情景

　　哈勃也被用來改善宇宙年齡的估計，宇宙的未來也是被質疑的問題之一。來自高紅移超新星搜尋小組和超新星宇宙論計劃的天文學家使用望遠鏡觀察遙遠距離外的超新星，發現宇宙的膨脹也許實際上是在加速中。這個加速已經被哈勃和其它地基望遠鏡的觀測證實，但加速的原因目前還很難以理解。經由哈勃太空望遠鏡的觀測資料，宇宙的年齡是137億年。

哈勃望遠鏡拍到巨型黑洞噴射氣體流亮度神秘增強

　　由哈勃提供的高解析光譜和影像很明確的證實了盛行的黑洞存在于星系核中的學說。在60年代初期，黑洞將在某些星系的核心被發現還只是一種假說，在80年代才鑒定出一些星系核心可能是黑洞候選者的工作，哈勃的工作卻使得星系的核心是黑洞成為一種普遍和共同的認知。哈勃的計劃在未來將著重于星系核心黑洞質量和星系本質的緊密關聯上，哈勃對星系中黑洞的研究將在星系的發展和中心黑洞的關連上產生深刻與長遠的影響。

哈勃拍到木星撞擊產生的碎片

　　它也被用來研究太陽系外圍的天體，包括矮行星冥王星。休梅克-利瓦伊9號彗星在1994年撞擊木星對天文學家是一件很意外的事，幸運的事發生在哈勃完成第一次維護修好光學系統之后的幾個月。因此，哈勃所獲的的影像是自從1979年航海家二號飛掠木星之后最為清晰的影像，并且很幸運的對估計數個世紀才會發生一次的彗星碰撞木星的動力學事件，提供了關鍵性的學習機會。

　　恒星的一生。圖a：獵戶星云是恒星誕生的地方。插圖顯示了一顆被塵埃盤包裹住的年輕恒星，而塵埃盤中則可能正在孕育行星。圖b：大麥哲倫云中的藍色年輕恒星以及形成這些恒星所遺留下的氣體。圖c：麒麟座V838和它的“光學回聲”。圖d：一顆垂死的恒星正在通過行星狀星云拋射它的外部包層并且在中心留下一顆白矮星。圖e：一個包含有許多老年恒星的球狀星團，其中最暗弱的是白矮星。

　　“哈勃”對于恒星天文學最重要也是最漂亮的貢獻就是它研究了諸如獵戶星云之類的恒星形成區。在這些區域，明亮的大質量恒星會電離氣體云，使得它們在光譜中具有明亮的發射線。“哈勃”對獵戶星云的早期觀測發現，其中聚集了許多被濃密氣體和塵埃盤包裹的年輕恒星。盡管已經從理論上和甚大天線陣的觀測中推測出來了這些盤的存在，但是直到“哈勃”所拍攝的高分辨率照片才第一次直接揭示出了這些盤的結構和物理性質。

　　盡管恒星經常被認為是永恒不變的，但事實上它們是在不斷演化的。新一代的恒星形成于氣體星云，而老年恒星則通過行星狀星云和超新星爆發最終演化成了白矮星、中子星和黑洞。這些恒星形成和演化的過程對于了解宇宙中的許多特征是非常關鍵的，這其中包括了星系演化、化學元素的散播以及氣體的分布。

　　“貓眼星云”是一顆死亡恒星的動力學特征和最后進化過程的直觀記錄結果。據估計，這個星云已經有1000歲。一項初步解釋指出，這顆恒星可能屬于雙子星系。

　　哈勃的又一大貢獻是觀測并讓天文學家了解恒星的死亡。在恒星中的氫耗盡之后，會形成致密的殘骸，如白矮星、中子星或者黑洞，哈勃通過觀測發現即使是中子星這樣看上去更為對稱的天體也誕生自恒星非對稱的死亡。

　　此外“哈勃”的觀測還在超新星爆發和神秘的γ射線暴之間建立起了聯系。在“哈勃”剛發射的時候，人們還不清楚這些γ射線暴是來自我們的銀河系內還是來自銀河系之外。隨后的衛星觀測證實了γ射線暴發生在銀河系之外，而“哈勃”對其余輝的觀測則把這些暴發鎖定在了河外星系中的大質量恒星形成區。由此“哈勃”也令人信服地證明了這些劇烈的爆發和大質量恒星死亡的直接聯系。而由這些觀測所引發的理論研究則顯示這些爆發可以解釋在最古老的恒星上所觀測到的反常元素豐度。

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