天文地理|哈勃用了30年来告诉人类,宇宙的尽头究竟在哪?( 三 )


哈勃深场、超深场、极深场:天文界的考古学

  • 一次力排众议的勇敢尝试
1995年圣诞节 , 哈勃揭开了被称为“天文考古学”研究的新纪元 。 1995年底 , 一群天文学家做出一个大胆创新的尝试 , 他们把世界上最精密的哈勃太空望远镜 , 首次 连续十天指向一个区域 。
我们听起来可能不算什么 , 可是要知道 , 哈勃的使用寿命并非无限制的 。 哈勃最初的使用年限被定为了15年 , 作为如此昂贵的一台天文望远镜 , 每天的成本都相当于一笔巨大的开销 。 因此 , 连续十天观测一个看似啥也没有的“空区域” , 自然遭到了许多天文学家的质疑 。 当这个实验首次提出的时候 , 没有人真正知道这是否会带来任何有意思的科学结果 。
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哈勃对区域连续拍摄十天
当天文学家细看首张照片时 , 都被它惊呆了!仅照片中的一个细小区域里 , 就有超过3000多个星系 , 这也就是我们之前所提到的哈勃深场 , 远达120亿光年 。 在首张深空区中所见的上千个星系 , 位于演化的不同阶段 , 它们就像是串联起一条绵延数十亿光年的长廊 。通过瞥视处于不同时期的星系 , 我们就能够研究它们在时间洪流中的演化 。
  • 进一步观测
当首张深场照片完成后 , 另一张长时间曝光的深空区就选址在南天就行拍摄 , 结合哈勃北深场及哈勃南深场 , 它们共同构成了天文学家们窥视宇宙初期演化的窗口 。
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南天深场
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北天深场
这两张哈勃深场在现代天文学界掀起了一次翻天覆地的革命 。 当首次深空区观测进行之后 , 几乎所有的地面以及太空望远镜都开始观测哈勃所观测的同一片区域进行不同角度全方位观察 。 由多种不同大小、位于不同环境、对不同波段有不同灵敏度的仪器共同协作 , 往往能得到一些有意义的天文成果:
  1. 不同时期恒星的诞生率
  2. 恒星诞生的特征
  3. 类行星盛行的时期
人类最值得称赞的品质之一就是 永不停止的探索精神 。 既然天文学家开启了一道前所未见的宇宙深空大门 , 他们就不会停下脚步 , 并且试图将观测的极限推到更早的时代 。 2003-2004年 , 哈伯得出了哈勃超深场;2014年 , 哈勃又更新了哈勃极深场 , 观测距离高达132亿光年 。
  • 哈勃望远镜可以回溯时间
宇宙的尺度 , 简单来说 , 是以宇宙诞生的时间和空间来丈量的 , 也正因为宇宙的不停膨胀 , 才有了宇宙深场这个说法 。 而哈勃望远镜所拍摄的 最具有天文学意义的图像就是哈勃极深场(HUDF) 。 哈勃极深场 , 意味着可见光宇宙的最深入探测 , 包含了很多极其暗弱以至于无法用地基望远镜观测到的星系 。 凝视这些图像 , 我们其实就是在追溯时间 。 正如玄幻小说中常常有时间追溯的说法 , 看似脑洞大开 , 却也确实有些科学道理 , 所谓 时间追溯 , 本质上来说就是对光的追溯 。
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通过哈勃望远镜回溯时间
  • 深场观测区域有多大
HUDF瞄准的是天炉座一片极小的天区 , 只有 满月大小的五十分之一 。 可能这样的说法有些难以理解 , 我们不妨这样想 , 对于HUDF来说 , 差不多就相当于 透过一根直径2.4米的吸管望向宇宙深处 。 也多亏了哈勃望远镜高高处于大气层之上 , 倘若是寻常的地标望远镜 , 看相同一片区域 , 也只能发现空无一物 。


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