哈勃庆祝科学发展30年

很难相信,如果没有哈勃太空望远镜,当今世界上将近有一半的人从未知道过一个世界。1990年4月24日,发现号航天飞机用其珍贵的货物从肯尼迪航天中心发射升空,第二天,航天飞机的五人乘员组在低地球轨道上部署了校车大小的天文台。从那以后的30年中,哈勃(Hubble)帮助重新定义了我们的宇宙,解决了困扰数十年的天文学家的难题,并发现了没人能想象的新谜团。

当然,哈勃的历史并非一帆风顺。最关键的出现在部署后的几周内。早期的图像显示该望远镜的2.4米镜面有缺陷-镜框的边缘太平了2微米,大约是人发宽度的1/50-无法清晰聚焦。对于一架其整个存在理由是要从地球大气的扭曲作用之上提供清晰清晰的宇宙观的望远镜来说,这种缺陷远非令人沮丧。
幸运的是,美国国家航空航天局(NASA)设计了哈勃望远镜以进行定期维护。1993年12月3日,由7名宇航员组成的小组乘坐奋进号航天飞机升空进入轨道。他们最重要的任务是:安装两个可以用作“眼镜”的新仪器,并将模糊图像转换为水晶般的清晰度。

随后的四次维修任务(2009年5月的最后一次维修任务)已对天文台进行了彻底改造,并使其成为21世纪的科学机器。它已经捕获了超过一百万幅的宇宙图像,探索了距离月球很近,距离很远的物体以及早期宇宙中形成的第一个星系。并且研究了介于两者之间几乎每种目标的无数示例。

当人们想到哈勃望远镜时,大多数图片会描绘出银河系星云和多彩星系的惊人图像。但是,科学家常常把目光投向更近的地方。自1980年代以来,没有航天器曾访问过天王星或海王星,这使哈勃望远镜和大型地面望远镜无法幸免。太空望远镜显示天王星在1986年旅行者2号飞过时显示为淡淡的蓝色球,是一个活跃的世界,拥有明亮的甲烷云。在海王星的大气层中,哈勃观测到的平均速度为900英里/小时(1,450公里/小时)的风推动了巨大的风暴,其中一些风暴与地球一样大。哈勃还追踪了木星和土星上的风暴,从而增强了由航天器绕行的观测结果。正是太空望远镜首先发现了证据,证明水汽可能从木星的卫星欧罗巴中喷出。羽状流很可能代表了地下海洋通过月球的冰壳排出的物质。

哈勃在NASA的“新视野”(New Horizo​​ns)对冥王星的任务成功中发挥了关键作用。在2005年至2012年之间,轨道天文台为“新视野”发现了四个新目标:小卫星Hydra,Nix,Kerberos和Styx。但是,更重要的是,经过几年的观察,在矮行星表面上绘制了亮区和暗区。这些区域中最明亮的区域吸引了新视野号的科学家,他们以飞越为目标,因此它将在最接近的位置成为前沿和中心。这就是我们如何从心形,氮冰冰川中学到了很多东西,现在被称为Tombaugh Regio 。哈勃还发现了柯伊伯带天体2014 MU69(自称为Arrokoth)以来,新视野号飞越了2019年1月1日。

除了太阳系外,哈勃还为恒星的诞生和恒星的死亡打开了一个新的窗口。太空望远镜升起在地球晦涩的大气之上,不仅收集可见光,而且收集紫外线和红外线辐射(波长分别比我们看到的波长短和长的光)。额外的信息可以使科学家更深入地探究那些隐藏着年轻恒星的厚厚的气体和尘埃云。现在,天文学家可以观察到气态星云中新生的恒星从它们的出生茧中冒出来。他们可以看到这些最年轻的恒星青年在其周围挖洞,并侵蚀着充满尘埃的柱子,这些柱子正试图形成新的恒星。在附近的猎户星云中,哈勃发现了围绕数十个小恒星的原行星盘。这些多尘的圆盘似乎是自然界用来制造行星的原材料。

哈勃发射时,科学家只计算了宇宙中的九个行星。(这是在2006年冥王星降级为矮行星的地位之前。)自1990年代初以来,天文学家已经发现了4000多颗围绕其他恒星运行的行星。尽管太空望远镜对这一总数的贡献很小,但它的光谱仪却分析了几颗系外行星的大气。也许最有趣的是,哈勃望远镜在其中一些世界中发现了大量的水蒸气。