草帽星系距离地球2800万光年,人们一致认为这是哈勃太空望远镜拍摄到的最好的照片。 |
以每小时2.8万公里的速度绕地球飞行25年,拍摄了一百多万张图片,这就是哈勃太空望远镜的赫赫战绩。这些壮观的太空图像从根本上改变了人类对宇宙的理解,是“我们这个时代最耀眼、最美丽的艺术品”,更是科学研究者不可或缺的助手。
日前,世界各地的天文爱好者为哈勃望远镜庆祝了25岁生日。这个太空望远镜在全世界获得喜爱,不仅因为它突出的科学成就,也因为它带来了许多令人难忘的影像。
为此,我们特邀顶级天文学家精选哈勃望远镜的最具科学价值的经典之作,讲述照片背后的故事,一起重温这些照片带来的激动和震撼。虽然这些代表作并不那样绚丽多彩,但它们在天文学发展中起到了至关重要的作用。
我把这张图贴在了办公室门口
讲述人:坦尼亚·黑尔,维多利亚博物馆
我最钟爱的天体是猎户座星云。它就在不远处,是一团正在积极制造恒星的美丽气体。在我还是个高中生时,当我第一次将那小小的望远镜成功对准猎户座的那刻,我特别有成就感!因为,那时的望远镜还没有自动对准功能,为了在茫茫天际中找到方向,要人工一点一点慢慢地搜寻。
当然,在那个夜晚我看到的那团精致稀薄的气体是黑白的。哈勃望远镜却能让我们看到一个彩色的宇宙。有了这张猎户星云的彩图,我们似乎就能身临其境般仔细观察了!
正因如此,许多哈勃望远镜的照片都成了传世之作。对我来说,这些照片是科学与艺术的完美融合,雅俗共赏。我将这张图4米宽2.5米高的副本贴在了我办公室的门口!我可以告诉你,这是个开始每日工作的好方法。
我看到了巨大的黑色“伤疤”
讲述人:迈克尔·布朗,莫纳什大学
1994年6月,苏梅克-列维9号彗星的碎片与木星撞击是天文学家第一次事先成功预测到的天体撞击事件。当时,全世界许多天文望远镜,包括刚维修完的哈勃望远镜,都对准了木星。
那次的彗星撞击事件是我第一次进行专业的天文观测。在斯特朗罗山冰冷的穹顶下(编者注:斯特朗罗山天文台有雷诺望远镜)我们希望能看到木星卫星反射出彗星碎片撞击到木星背面时发出的光,可惜未能如愿。
但是,哈勃望远镜却看到了出人意料的景象。在木星背面发生的撞击溅出了羽状的喷流,这些喷流冲出木星大气层,所以能短暂地出现在地球的视野中。
随着木星的自转,我们看到了巨大的黑色“伤疤”。这些伤疤都是由彗星碎片撞击造成的,有些伤疤的直径甚至比月亮还大!全世界的天文学家都为之大吃一惊。
“看上去像霉菌”
讲述人:克里斯·廷尼, 新南威尔士大学
我曾经拽着我的妻子到我办公室,自豪地向她展示用英澳望远镜上当时最新最先进的成像仪(8192×8192像素)拍的图像。这些图像很大,要用多张A4纸打印。如果把它们拼接在一起,可以创造一面墙大小的巨幅星系团黑白地图。
当她瞄了一眼说:“看起来像霉菌”的时候,我当时就崩溃了。这只能说明最好的科学并不总是最漂亮的。
我选的最伟大的哈勃望远镜拍的图像也是一张“看上去像霉菌”的黑白图(摄于2012年)。
在图片中心隐匿着一个不起眼的小点。而它正是那时发现的最冷的褐矮星(编者注:褐矮星是比行星大比恒星小的天体。质量小于核反应所需临界质量)。它到太阳的距离不到10秒差距(32.6光年),温度却只有350开尔文(77℃),比一杯茶还低!
目前,它仍是我们所探测过的太阳系外最冷的致密天体之一。
第一次看见“光回声”
讲述人:霍华德·博德, 宾夕法尼亚州立大学
虽然这张图并不有名,但一看到它我仍然心潮澎湃。它是我们第一次捕捉到曾发生诡异的爆发的恒星——麒麟座V838周围的“光回声”。2002年1月,地表小型望远镜观测到该恒星发生爆发,一个月后发现光回声的现象。
恒星爆发产生的光部分直射到地球,部分射向其他方向,经周围灰尘反射后再到达地球。光一前一后到达,就好像回声一样。
2002年3月,宇航员为哈勃望远镜装了先进巡天照相机(ACS)。同年4月我们拍摄了这张照片,我们是首批用它做科学观测的天文学家。
NASA就好像早就知道来自V838的光正从2万光年远的地方向我们飞驰而来,ACS安装好的时间刚刚好。随后的十几年里我们用哈勃望远镜观测到了更多的光回声。虽然不乏鼎鼎大名之作,但我仍然记得当我第一次看见光回声的激动之情。
史蒂芬五重星系跳着华尔兹
讲述人:简·查尔顿,宾夕法尼亚州立大学
当我的哈勃望远镜使用申请在1998获得批准时,那是我人生中最激动的时刻之一。我想象它将能捕捉致密星系群——史蒂芬五重星系的倩影!
未来的十亿年内,史蒂芬五重星系仍然会在引力作用下跳着雄伟的华尔兹。最终,它们会合并、改变形状并且合而为一。
自此我们用哈勃望远镜观测了其他几个致密星系群,但史蒂芬五重星系仍然是独一无二的,因为其中的气体已经从星系中释放出来,并且在星系际引发了爆发式的恒星形成过程。我很庆幸,我能活着看到我们建造哈勃望远镜,并且借助它深入研究宇宙。感谢那些建造维护哈勃望远镜的幕后英雄们。
过去和未来在这张照片中相遇
讲述人:詹姆斯·布勒克,加利福尼亚大学欧文分校
此图就是哈勃望远镜的最佳“代言人”。单这张雄伟的图就能洞悉宇宙:它遥远的过去、正在进行的结构形成过程和联系所有的基本物理定律。
我们正端详的是一个密集星系团的核心。图中那些发光的白球是主导星系团中心的巨大星系。如果仔细看,你会看到一些从它们上面撕扯下来的弥散白光“碎片”。星系团就像一个引力搅拌机,将许许多多独立的星系搅合成一团。
但星系团本身还只是这张照片讲述的宇宙故事的第一章。看到那些泛着微弱蓝光的光环和光弧了吗?它们是其他遥远星系的扭曲的像。
星系团巨大的质量使时空扭曲。当遥远星系的光经过星系团时,就会被弯曲而形成形状古怪的像,就像放大镜会将微弱的烛光扭曲变亮一样。凭借我们对爱因斯坦广义相对论的理解,哈勃望远镜把星系团当作引力望远镜,让我们得以看到此前无法观测的,更远、发光更微弱的天体,而我们正看着的星系其实是它们130亿年前的样子。
作为一个理论学家,我想要了解星系的整个生命周期——它们是如何诞生的、它们是如何成长的以及最终它们是如何死亡的。哈勃望远镜将这些不同的阶段联系起来。有些光最微弱、距离最遥远的星系注定要成为前景中那些闪着白光的“怪物”星系。过去和未来在这张伟大的照片中相遇。
稿件来源:《环球科学》(《科学美国人》中文版) 翻译:张玲 审校:李想