哈勃遺產(chǎn)場，為何顛覆了人類認知？令人震撼的宇宙圖譜

簡單地說，“哈勃遺產(chǎn)場”只不過是哈勃太空望遠鏡拍攝的一張照片。但這不是普通的照片，其中蘊藏著的宇宙奧秘，足以顛覆人們的認知，讓科學(xué)也為之震撼和改變。

讓我們一起來層層打開這張照片的樸素外表，窺探其中的奧秘。

首先了解一下宇宙觀測的傳奇~哈勃望遠鏡

哈勃望遠鏡于1990年4月24日發(fā)射升空，是以已故美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃的名字命名，由NASA（美國航天局）投資發(fā)射的一款太空望遠鏡，英文名稱為：Hubble Space Telescope，簡稱HST。

哈勃望遠鏡口徑為2.4米，長度約16米，運行軌道在距離地表約640公里高空。初始發(fā)射帶有的主要儀器組成有：廣角和行星照相機（WF/PC）、戈達德高解析攝譜儀（GHRS）、高速光度計（HSP）、暗天體照相機（FOC）、暗天體攝譜儀（FOS）。

為了保證哈勃望遠鏡的正常工作，NASA先后5次派出宇航員登上望遠鏡進行維護和修理，修復(fù)更換添加了大量的設(shè)備儀器，如近紅外相機、多目標(biāo)分光儀、圖像攝譜儀、測繪照相機、宇宙起源光譜儀、寬視場相機、多個陀螺儀等等。

31年來，這臺原計劃投資兩億美元的望遠鏡實際發(fā)射維護費用花費了100億美元，其中歐空局（ESA）也給予了一些資金支持和設(shè)計生產(chǎn)了部分儀器，作為回報獲得了15%的使用權(quán)。

哈勃望遠鏡是人類首臺太空望遠鏡，由于是處于大氣層之上，不受地面受到大氣湍流擾動，因此極大地拓展了人類視野，拍攝了數(shù)百萬計的宇宙天體照片，發(fā)現(xiàn)了大量新天體，取得了許多突破性的發(fā)現(xiàn)和成果，讓人類重新認識了宇宙。

哈勃望遠鏡的主要成就包括但不限于：觀測了數(shù)千個星系和數(shù)百萬顆恒星，發(fā)現(xiàn)了大量的奇異天體，對恒星、星系演化有了更精確的認識；觀測了大量太陽系內(nèi)外行星，觀測了彗木相撞全過程，獲得了大量天體基本資料；讓人類首次看到百億光年以外的神秘宇宙，對宇宙誕生和年齡有了更深刻的了解；它成功彌補了地面觀測的不足，解決了許多天文學(xué)上的基本問題，從而讓人類對天文物理有了更多的認識。

自從上世紀末以來，以哈勃望遠鏡為代表的一系列空間望遠鏡發(fā)射成功，為人類突破視野，認識宇宙立下了汗馬功勞。如康普頓γ射線天文臺、錢德拉X光天文臺、斯皮策空間望遠鏡、普朗克望遠鏡等等。這些望遠鏡不但有光學(xué)的，還有各種射線射電的。實質(zhì)上，一臺空間望遠鏡就是一座太空天文臺，能夠?qū)τ钪嫒轿贿M行觀測。

哈勃遺產(chǎn)場的拍攝過程

哈勃遺產(chǎn)場英文簡稱HLF，是2019年5月NASA公布迄今最完整最全面的一張宇宙圖譜照片，由哈勃望遠鏡拍攝的7500張星空照片拼接而成，照片中凝聚著哈勃望遠鏡的16年的成果和數(shù)百名科學(xué)家的心血。

哈勃望遠鏡上天后，在廣泛巡天的基礎(chǔ)上，對宇宙深空拍攝了幾張不同層次的照片，最著名的有哈勃深空場，簡稱HDF；哈勃超深場，簡稱HUDF；哈勃極深場，簡稱XDF。這幾張照片一個比一個層次更深，內(nèi)涵更豐富。

HDF是哈勃望遠鏡剛升空不久立下的第一個功勞，是1995年12月18日至28日連續(xù)十天內(nèi)，利用第二代廣角和行星照相機對著大熊星座方向拍攝的一張遙遠深空圖。為了解決天體過于暗淡問題，采用了324張單獨曝光的圖片拼接得出。

HUDF是2003年9月24日到2004年1月16日用了三個多月時間，對著天爐座方向拍攝的，圖片占據(jù)全天空面積的270萬分之一，是HDF的升級版照片，讓人們看到了更多更遙遠的星系。

XDF是2012年9月25日NASA公布的又一張更深層次星空照片，是利用高級巡天相機和第三代廣域相機，在50天里拍攝2000余張照片合成的，總曝光時間達到200萬秒，拍攝的天區(qū)面積只占滿月約百分之一，里面卻包含有10000個星系。

而HLF就是在這些成果基礎(chǔ)上，加入更多的觀測成果合成出來的一張照片。

哈勃遺產(chǎn)場深處的秘密

我們在網(wǎng)絡(luò)上看到的這張HLF照片，只是徒有其形的一張照片，如果把它放大，那些細小的光斑就成為看不清的馬賽克。這張照片真正的電子版原圖在NASA的網(wǎng)站上，像素達到25500x25500，容量達到672MB。

在這張高清圖片中，哪怕再暗弱的小點都是一個星系，將人類視力極暗100億倍的星系照了出來，由此，整張照片包含了265000個星系。當(dāng)然，這張圖的意義并不只是計算其中有多少個星系，而是其中包含的整個宇宙密碼。

領(lǐng)導(dǎo)合成這張圖項目的負責(zé)人加斯·伊林沃斯說：這幅圖像包含了宇宙中星系的完整成長史，從星系的“嬰兒時期”到它們完全演化的“成熟期”。

如果用一個人來打比方，通過觀察人從孕育開始，到嬰兒、少年、青年、中老年，最終老去死亡的整個過程，就能夠了解人的一生?？茖W(xué)家們通過研究哈勃遺產(chǎn)場這張圖片，就能了解星系成長和消亡不同階段的各種狀態(tài)，這樣，就能在未來發(fā)現(xiàn)任何一個新的星系時，可以知道這個星系的年齡和歸宿。

常有人質(zhì)疑科學(xué)家們?nèi)绾沃烙钪嫒赵滦浅侥敲炊鄪W秘，其實這就是一個例子?？茖W(xué)家們對這些觀測結(jié)果綜合研究，就可以更深入地了解和掌握宇宙演化的終極秘密了。

哈勃遺產(chǎn)場是宇宙終極秘密嗎？

NASA表示，這張照片已經(jīng)使出了哈勃望遠鏡的渾身解數(shù)，觀測了從紫外光到近紅外光波長范圍，觀察到了最遠達到130多億光年的宇宙圖像，因此，這幅圖片已經(jīng)是哈勃望遠鏡能夠拍攝的頂級圖譜了，未來再也不可能有超越這幅圖像的成果了。

但這只是哈勃望遠鏡的頂點，并非是科學(xué)研究的頂點。老美1996年就開始招標(biāo)設(shè)計建造的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，幾經(jīng)周折和延期，好事多磨，就在這幾天（12月24日）要發(fā)射升空了。屆時，它將在更高的深空，距地表150萬公里（第二拉格朗日點）的高度工作。

韋伯望遠鏡是比哈勃望遠鏡更高層次的科學(xué)儀器，預(yù)算投資從5億美元已經(jīng)擴大到了100億。這臺更為先進的望遠鏡質(zhì)量只有哈勃約一半，為6.2噸，但其口徑達到6.5米，采光面積約為哈勃的6.25倍，能在近紅外波段，接近絕對零度狀態(tài)下工作。加上在更遙遠的高空無干擾環(huán)境工作，分辨率有望高于哈勃望遠鏡的100倍。

可以預(yù)見，不久的將來，人類將借助韋伯望遠鏡得到更多更精美的宇宙圖片，對宇宙起源和演化有更深入的理解。

勞苦功高的哈勃望遠鏡還將伴隨韋伯望遠鏡在太空一段時間，隨后，垂垂老矣能量耗盡的哈勃望遠鏡會逐漸降低軌道，在2028年以后的某一天，墜入大氣層焚毀，以絢麗的火花作為留給人們的最后記憶。

埃德溫·哈勃以及以他名字命名的望遠鏡終究會離我們而去，但他和它的事跡和精神將永存，而且后繼有人。

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