哈勃太空望远镜的5大重要发现，哈勃升空前的天文观测有多难

哈勃太空望远镜是人类天文观测史上的分水岭。自哈勃太空望远镜发射以来，我们看到了千年未见的宇宙。

在此之前，人类所能观测到的宇宙范围只有70亿光年。哈勃通过其无与伦比的观察能力，将人类的视野扩展到了130亿光年之外。在哈勃之前，人类看到的宇宙图片还是黑白照片；但是哈勃通过它的相机、光谱仪、多波长滤光片和地面望远镜所没有的高稳定性向我们展示了多彩的宇宙。

哈勃太空望远镜的贡献远不止于此。今天，让我们盘点一下哈勃太空望远镜的5个重要发现。宇宙的年龄

因为光速有限，所以宇宙中天体发出的光到达地球需要很长时间。人类发明了一种独特的距离单位——光年，光年是指光在真空中一年传播的距离。这个完美的定义告诉我们：一个天体离我们有多少光年，我们在多少年前看到了它们。

哈勃太空望远镜升空之前，我们对宇宙何时形成有很大的不确定性。哈勃望远镜给了我们答案。

大约100年前，美国天文学家埃德温·哈勃（哈勃望远镜以他的名字命名）在加利福尼亚州威尔逊山用100英寸望远镜证明了银河系以外星系的存在。他还告诉我们，宇宙在膨胀，星系离我们越远，速度越快。

通过反演，我们推测宇宙的诞生最初是一场大爆炸，从奇点爆炸不断膨胀，形成了今天的宇宙。遥远星系的距离和后退速度可以告诉我们宇宙的年龄。

（图片说明：哈勃太空望远镜拍摄的M100星系图片，右边是天文学家WendyFreedman等人发现的三颗造父变星，以此来确定它离我们的距离，从而确定宇宙年龄)

计算遥远星系距离的方法有很多种，比如造父变星的方法，Ia型超新星的方法，或者用红移值来计算。这里有很多地基望远镜无法触及的数据，哈勃太空望远镜给了我们这样的机会。天文学家利用哈勃太空望远镜进行了大量观测，辅以地基望远镜的部分数据，最终得出宇宙形成于大约138亿年前的结论，误差在3%以内。

宇宙的膨胀速度

知道了宇宙是怎么产生的，我们就想知道宇宙是怎么消失的。未来的宇宙会是什么样子？它有什么样的家？所有这一切都取决于它扩张的速度以及扩张的趋势。如果宇宙正在加速膨胀，那么宇宙最终可能会回归寂静；如果宇宙的膨胀正在减速，那么未来可能会收缩回奇点。

（图片说明：天文学家亚当里斯利用哈勃太空望远镜发现了已知距离最远的Ia型超新星。左下角是上图的特写，右下角是对比图图片。对比显示这颗Ia型超新星清晰可见，证明宇宙膨胀经历了减速，但在暗能量的影响下，又开始加速）

在1990年代后期，两个研究组由SaulPerlmutter和BrianSchmidt带领的一场友好但激烈的“比赛”，他们比赛的内容是通过刚刚提到的Ia型超新星来确定天体的距离，从而判断天体膨胀的速度和趋势。宇宙。如果Ia型超新星比理论值更亮，则证明宇宙的膨胀速度正在放缓。然而，正如他们在使用地面望远镜时发现的那样，遥远星系中的Ia型超新星比预期的要暗得多，这意味着它们比预期的要远。结论很明显：我们的宇宙处于加速膨胀状态。

布赖恩·施密特(BrianSchmidt)的团队进行了后续观察，表明宇宙在其生命的前80亿年左右确实在减速膨胀。然而，随着宇宙的体积越来越大，宇宙中的物质密度越来越低，引力越来越弱，暗能量开始占据主导地位，最终导致宇宙再次开始加速。

宇宙中有多少个星系

1995年底，时任太空望远镜科学研究所所长的罗伯特·威廉姆斯利用空闲的观测时间，在夜色中将哈勃太空望远镜对准一片空旷的区域天空。这个区域并不是真的空无一人，只是银河系的恒星更少，星系更远。通过哈勃望远镜，他观测了大量遥远的星系，同时减少了银河系恒星的干扰，进行了完美的观测拍摄。

最后，342张照片合成了一张令人瞠目结舌的照片——哈勃的深空旷野。天文学家们惊呆了：看似只有一粒米大小的宇宙空间中隐藏着1500多个星系，而且都是百亿光年外的星系，也就是说我们看到的是一亿个星系。亿万年前的宇宙。

（图片说明：哈勃深空场，除了银河系中的几颗星星外，其他光点都是一个包含数千亿颗恒星的巨大星系）

哈勃深空场这样一张照片，历历在目向我们展示了宇宙最遥远的历史。从这张图片中，天文学家意识到大爆炸后大约5亿年已经有非常高的恒星形成率，然后在9-100亿年前达到。美国宇航局天文学家利维奥说，有一个峰值，从那以后它实际上一直在下降。''

而根据哈勃2012年的极端深空照片，天文学家推测我们的宇宙中大约有2万亿个星系。这些巨大的星团构成了今天的宇宙。

超大质量黑洞的出现

我们现在知道宇宙中到处都是超大质量黑洞。他们统治着自己的星系，拥有无与伦比的引力。然而，当哈勃起飞时，天文学家对黑洞的了解还非常有限。有人推测，除了恒星级黑洞，宇宙中还有质量是太阳数百万甚至数百亿倍的可怕怪物。然而，受观测能力所限，目前还没有人能够证明这一猜想。

（图片说明：哈勃拍摄的M87，观测数据显示，星系核心区域的气体以大约每小时120万英里的速度高速旋转。根据这个数据和牛顿定律，质量的天体可以计算为太阳的30亿倍）

1993年12月，哈勃望远镜的巨大缺陷修复六个月后，哈勃的天文学家宣布发现距地球约5000万光年的活跃星系地球——M87——核心的开创性观察。哈勃利用暗物相机，从M87核心高速旋转的气盘周围五个位置捕捉到光线，从而揭开了这个秘密——在这个星系的核心，有一个质量约为30亿倍的恐怖天体太阳的！在如此狭窄的空间中拥有如此多的质量，超大质量黑洞是唯一可能的答案。

从此，人类确定宇宙中不仅有恒星级黑洞，还有可怕的超大质量黑洞。它们的质量至少是太阳的100万倍，最大的甚至达到太阳质量的660亿倍。而这个M87超大质量黑洞，也是人类历史上拍摄的第一张黑洞照片的主角。

这一观测结果被誉为超大质量黑洞存在的“教科书”证明，越来越多的超大质量黑洞被发现。其中一些形成于宇宙初期，隐藏着宇宙形成的秘密。科学家们还需要进行更多的观察才能了解这些神秘的物体。

拉近行星距离

除了这些巨大的天体，哈勃望远镜还会“接地气”，拍摄一些“比较小”的天体，比如行星。

1994年，哈勃太空望远镜最大的漏洞刚刚修复时，太阳系上演了最惊心动魄的一幕——彗星与木头的碰撞。所谓赶早不如赶好。刚刚恢复体力的哈勃立刻将目光投向了木星，亲眼目睹了这一百年难得一见的奇观。

（图片说明：哈勃太空望远镜捕捉到的彗星碰撞，左上角的黑点是舒梅克-列维九号彗星撞击木星留下的伤疤）

同时，哈勃太空望远镜还将不定期观测金星的云层和火星的沙尘暴，研究木星和土星的猛烈恐怖气旋、行星环和极光，还会跟踪天王星和海王星的卫星系统，在新视野号探测器到来之前帮助天文学家观察冥王星。

观测太阳系行星不算。2008年11月，哈勃太空望远镜还拍摄了一颗系外行星Fomalhautb。北落师门位于南双鱼座，距离地球约25光年。2008年，哈勃太空望远镜对其进行了观测，并在其附近发现了奇观。很多人都想起了

这部电影，所以给它取了个绰号叫索伦之眼。当时，天文学家推测那里应该有一颗行星，并将其命名为Fomalhautb。

不过日前，天文学家宣布：北落师门b可能只是一个误会，自2014年以来一直无法观测到。因此推测，原本被认为是北落师门b的天体可能是由两个尘埃云组成由于两颗小行星的碰撞。不过，对于天文学家来说，哈勃望远镜的这次观测仍然意义重大，对我们研究太阳系及其他恒星系的演化有很大的帮助。