特殊的生日賀禮：用最遙遠星系的觀測結果，為哈勃30周歲生日喝彩

2023-03-31 23:04:44 3

1990年4月24日，發現號太空梭將哈勃太空望遠鏡送入軌道，這是最激動人心的時期，因為哈勃能夠為我們帶來令人震驚的照片，讓我們看到宇宙最初形成時的樣子。

資料來源:搜狐

然而，哈勃一發射，科學家們就發現了它鏡面的一個嚴重問題。儘管這是有史以來最精細的鏡面，但2000納米的微小誤差阻止了哈勃拍攝清晰的照片。三年後，科學家成功地重建了鏡子，哈勃正式開始揭開宇宙的秘密。

資料來源:chinaso

哈勃已經運行了30年，拍攝了無數遙遠恆星和星系的最令人震驚的照片。但是哈勃和其他所有東西一樣，有它自己的局限性，這個世界上最著名的望遠鏡最終將在不久的將來結束。

但這「很快」會持續多久？為什麼哈勃在觀察中達到了自己的極限？

在哈勃的一生中，它拍攝了數百萬張驚人的照片，並且可以觀察到普通望遠鏡看不到的東西。電磁光譜的其餘部分位於地球大氣層之外，因此它可以完全不受阻礙地觀察宇宙，使它能夠觀察比地面望遠鏡更暗、更遠的物體。儘管如此，哈勃拍攝了無數最好的照片，但是物理限制阻止了它看到任何更暗更遠的物體。

資料來源:青年

為了看到宇宙中最黑暗、最遠的物體，你需要一個非常高的解析度，並能捕捉儘可能多的光線。望遠鏡的解析度受到鏡子觀察到的光的波長的限制。望遠鏡的角度解析度是兩個物體之間的最小角度距離。計算方法是:光的波長的1.22倍除以鏡子的直徑。當觀察波長約為500納米的可見光時，哈勃的角解析度約為0.05角秒，是人眼的1000倍。對于波長較短的電磁波，如紫外線，解析度更高。哈勃的解析度可以達到0.01角秒，哈勃也將受到自我檢查所能觀察到的波長類型的限制。恆星發出各種波長的光。儘管哈勃能夠觀察到各種波長的光，但它不能觀察到近紅外以外的波長，這限制了它觀察遠處物體的能力。

資料來源:163

隨著宇宙的膨脹，太空的結構也在膨脹。當光在宇宙中傳播時，由於宇宙的膨脹，波長會拉長。這意味著當光到達哈勃時，它的波長比離開光源時要長，這被稱為「紅移」。隨著物體間距離的增加，光傳播的時間越長，紅移就越明顯。如果光紅移太多，它的波長將超出哈勃可觀察到的波長範圍。

資料來源:搜狐

哈勃的主要目標之一是探索已知宇宙中最遠的星系，它已經這樣做了。它發現了位於320億光年之外的星系GN-Z11。我們看到的光是134億年前發出的。這個星系當時接近哈勃可觀測距離的極限，這個發現來自於一些驚人的巧合，因為在這個星系和哈勃之間只有很少的中性氣體，這給瞭望遠鏡觀察這個星系一個很好的視角。從一個星系發出的光穿過另一個星系，導致重力透鏡效應，這通常發生在光由於重力被另一個物體拉伸之後。錯過觀測者的光線被彎曲，然後射向觀測者，放大了GN-Z11星系的光線，剛好及時被哈勃發現。

資料來源:搜狐

到目前為止，哈勃已經拍攝了這些驚人的照片29年了。由於它的設計，哈勃能夠在軌道上運行。在過去的幾年裡，太空梭已經將太空人運送到哈勃太空望遠鏡五次，進行維修和更換故障部件。然而，在太空梭於2011年退役後，我們將無法像那樣維護哈勃望遠鏡，望遠鏡上的部件將開始慢慢磨損。哈勃有六個陀螺儀，用來操縱和精確指向目標物體。其中三個在過去的五年裡已經崩潰了。即使哈勃在未來十年繼續正常運行，它的軌道也會慢慢減少。在20世紀30年代，哈勃將返回大氣層並在著陸前燃燒。在這之前，下一代望遠鏡將已經進入拍攝更令人震驚的宇宙照片的階段，但我們永遠不會忘記哈勃曾經帶給我們的震撼。