"哈勃”天文望遠鏡

哈勃空間望遠鏡(Hubble Space Telescope,縮寫為HST),是以天文學家愛德溫·哈勃(Edwin Powell Hubble)為名,在軌道上環繞著地球的望遠鏡。它的位置在地球的大氣層之上,因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處-影像不會受到大氣湍流的擾動,視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光,還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。於1990年發射之後,已經成為天文史上最重要的儀器。它已經填補了地面觀測的缺口,幫助天文學家解決了許多根本上的問題,對天文物理有更多的認識。哈勃的哈勃超深空視場是天文學家曾獲得的最深入(最敏銳的)的光學影像。

簡述

大氣層中的大氣湍流與散射,以及會吸收紫外線的臭氧層,這些因素都限定了地面上望遠鏡做進一步的觀測。太空望遠鏡的出現使天文學家成功地擺脫地麵條件的限制,並獲得更加清晰與更廣泛波段的觀測圖像。

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空間望遠鏡的概念最早出現上個世紀40年代,但一直到上個世紀90年代,哈勃空間望遠鏡才正式發射升空,並觀測迄今。

哈勃空間望遠鏡屬於美國航空航天局(NASA)與歐洲航天局(ESA)的合作項目,其主要目標是建立一個能長期在太空中進行觀測的軌道天文台。它的名字來源於美國著名天文學家埃德溫·哈勃

1990年4月25日,由美國太空梭送上太空軌道的“哈勃”望遠鏡長13.3米,直徑4.3米,重11.6噸,造價近30億美元。它以2.8萬公里的時速沿太空軌道運行,清晰度是地面天文望遠鏡的10倍以上。同時,由於沒有大氣湍流的干擾,它所獲得的圖像和光譜具有極高的穩定性和可重複性。

哈勃望遠鏡幫助科學家對宇宙的研究有了更深的了解。然而,由於美國航空航天局將哈勃SM4確定為最後一次維修任務,因此,哈勃的退役在即,而它新的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)將發射升空,並逐步接替哈勃太空望遠鏡的工作。

發展歷史

規劃設計和準備工作

空間望遠鏡之父萊曼·斯必澤。

哈勃空間望遠鏡的歷史可以追溯至1946年天文學家萊曼·斯必澤(LymanSpitzer,Jr.)所提出的論文:《在地球之外的天文觀測優勢》。在文中,他指出在太空中的天文台有兩項優於地面天文台的性能。首先,角解析度(物體能被清楚分辨的最小分離角度)的極限將只受限於衍射,而不是由造成星光閃爍、動盪不安的大氣所造成的視象度。在當時,以地面為基地的望遠鏡解析力只有0.5-1.0弧秒,相較下,只要口徑2.5米的望遠鏡就能達到理論上衍射的極限值0.1弧秒。其次,在太空中的望遠鏡可以觀測被大氣層吸收殆盡的紅外線和紫外線。

斯必澤以空間望遠鏡為事業,致力於空間望遠鏡的推展。在1962年,美國國家科學院在一份報告中推薦空間望遠鏡做為發展太空計畫的一部分,在1965年,斯必澤被任命為一個科學委員會的主任委員,該委員會的目的就是建造一架空間望遠鏡。

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第二次世界大戰時,科學家利用發展火箭技術的同時,曾經小規模的嘗試過以太空為基地的天文學。在1946年,首度觀察到了太陽的紫外線光譜。英國在1962年發射了太陽望遠鏡放置在軌道上,做為亞利安太空計畫的一部分。1966年NASA進行了第一個軌道天文台(OAO)任務,但第一個OAO的電池在三天后就失效,中止了這項任務了。第二個OAO在1968至1972年對恆星和星系進行了紫外線的觀測,比原先的計畫多工作了一年的時間。

軌道天文台任務展示了以太空為基地的天文台在天文學上扮演的重要角色,因此在1968年NASA確定了在太空中建造直徑3米反射望遠鏡的計畫,當時暫時的名稱是大型軌道望遠鏡或大型空間望遠鏡(LST),預計在1979年發射。這個計畫強調須要有人進入太空進行維護,才能確保這個所費不貸的計畫能夠延續夠長的工作時間;並且同步發展可以重複使用的太空梭技術,才能使前項計畫成為可行的計畫。

資金需求

軌道天文台計畫的成功,鼓舞了越來越強的公眾與論支持大型空間望遠鏡應該是天文學領域內重要的目標。在1970年NASA設立了兩個委員會,一個規劃空間望遠鏡的工程,另一個研究空間望遠鏡任務的科學目標。在這之後,NASA下一個需要排除的障礙就是資金的問題,因為這比任何一個地面上的天文台所耗費的資金都要龐大許多倍。美國的國會對空間望遠鏡的預算需求提出了許多的質疑,為了與裁軍所需要的預算對抗,當時就詳細的列出瞭望遠鏡的硬體需求以及後續發展所需要的儀器。在1974年,在裁減政府開支的鼓動下,傑拉爾德·福特剔除了所有進行空間望遠鏡的預算。

在康乃狄克州丹柏立的Perkin-Elmer公司拋光中的哈勃主鏡為回應此,天文學家協調了全國性的遊說努力。許多天文學家親自前往拜會眾議員和參議員,並且進行了大規模的信件和文字宣傳。國家科學院出版的報告也強調空間望遠鏡的重要性,最後參議院決議恢復原先被國會刪除的一半預算。

資金的縮減導致目標項目的減少,鏡片的口徑也由3米縮為2.4米,以降低成本和更有效與緊密的配置望遠鏡的硬體。原先計畫做為先期測試,放置在衛星上的1.5米空間望遠鏡也被取消了,對預算表示關切的歐洲航天局也成為共同合作的夥伴。歐洲航天局同意提供經費和一些望遠鏡上需要的儀器,像是做為動力來源的太陽能電池,回饋的是歐洲的天文學家可以使用不少於15%的望遠鏡觀測時間。在1978年,美國國會撥付了36,000,000C元美金,讓大型空間望遠鏡開始設計,並計畫在1983年發射升空。在1980年初,望遠鏡被命為哈勃,以紀念在20世紀初期發現宇宙膨脹的天文學家艾德溫·哈勃。

設計與製造

空間望遠鏡的計畫一經批准,計畫就被分割成許多子計畫分送各機關執行。馬歇爾太空飛行中心(msfc)負責設計、發展和建造望遠鏡,金石太空飛行中心(GSFC)負責科學儀器的整體控制和地面的任務控制中心。馬歇爾太空飛行中心委託珀金埃爾默設計和製造空間望遠鏡的光學組件,還有精密定位感測器(FGS),洛克希德被委託建造安裝望遠鏡的太空船。

光學望遠鏡的組合安裝

望遠鏡的鏡子和光學系統是最關鍵的部分,因此在設計上有很嚴格的規範。一般的望遠鏡,鏡子在拋光之後的準確性大約是可見光波長的十分之一,但是因為空間望遠鏡觀測的範圍是從紫外線到近紅外線,所以需要比以前的望遠鏡更高十倍的解析力,它的鏡子在拋光後的準確性達到可見光波長的二分之一,也就是大約30納米。

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珀金埃爾默刻意使用極端複雜的電腦控制拋光機研磨鏡子,但卻在最尖端的技術上出了問題;柯達被委託使用傳統的拋光技術製做一個備用的鏡子(柯達的這面鏡子現在永久保存在史密松寧學會))。1979年,珀金埃爾默開始磨製鏡片,使用的是超低膨脹玻璃,為了將鏡子的重量降至最低,採用蜂窩格子,只有表面和底面各一吋是厚實的玻璃。鏡子的拋光從1979年開始持續到1981年5月,拋光的進度已經落後並且超過了預算,這時NASA的報告才開始對珀金埃爾默的管理結構質疑。為了節約經費,NASA停止支援鏡片的製作,並且將發射日期延後至1984年10月。鏡片在1981年底全部完成,並且鍍上了75nm厚的鋁增強反射,和25nm厚的鎂氟保護層。

因為在光學望遠鏡組合上的預算持續膨脹,進度也落後的情況下,對珀金埃爾默能否勝任後續工作的質疑繼續存在。為了回應被描述成"未定案和善變的日報表",NASA將發射的日期再延至1985年的4月。但是,珀金埃爾默的進度持續的每季增加一個月的速率惡化中,時間上的延遲也達到每個工作天都在持續落後中。NASA被迫延後發射日期,先延至1986年3月,然後又延至1986年9月。這時整個計畫的總花費已經高達美金11億7500萬。

太空平台系統

安置望遠鏡和儀器的太空船是主要工程上的另一個挑戰。它必須能勝任與抵擋在陽光與地球的陰影之間頻繁進出所造成的溫度變化,還要極端的穩定並能長間的將望遠鏡精確的對準目標。以多層絕緣材料製成的遮蔽物能使望遠鏡內部的溫度保持穩定,並且以輕質的鋁殼包圍住望遠鏡和儀器的支架。在外殼之內,石墨環氧的框架將校準好的工作儀器牢固的固定住。

有一段時間用於安置儀器和望遠鏡的太空船在建造上比光學望遠鏡的組合來得順利,但洛克希德仍然經歷了預算不足和進度的落後,在1985年的夏天之前,太空船的進度落後了個月,而預算超出了30%。馬歇爾太空飛行中心的報告認為洛克希德在太空船的建造上沒有採取主動,而且過度依賴NASA的指導。

地面支持

在1983年,空間望遠鏡科學協會(STScI)在經歷NASA與科學界之間的權力爭奪後成立。空間望遠鏡科學協會隸屬於美國大學天文研究聯盟(AURA),這是由32個美國大學和7個國際會員組成的單位,總部坐落在馬里蘭州巴爾地摩的約翰·霍普金斯大學校園內。

空間望遠鏡科學協會負責空間望遠鏡的操作和將數據交付給天文學家。美國國家航空航天局(NASA)想將之做為內部的組織,但是科學家依據科學界的做法將之規劃創立成研究單位,由NASA位在馬里蘭州綠堤,空間望遠鏡科學協會南方48公里,的哥達德太空飛行中心和承包廠商提供工程上的支援。哈勃望遠鏡每天24小時不間斷的運作,由四個工作團隊輪流負責操作。

空間望遠鏡歐洲協調機構於1984年設立在德國鄰近慕尼黑的GarchingbeiMünchen,為歐洲的天文學家提供相似的支援。

儀器

在發射時,哈勃空間望遠鏡攜帶的儀器如下:

廣域和行星照相機(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

天體攝譜儀(FOS)

WF/PC原先計畫是光學觀測使用的高解析度照相機。由NASA的噴射推進實驗室製造,附有一套由48片光學濾鏡組成,可以篩選特殊的波段進行天體物理學的觀察。整套儀器使用8片CCD,做出了兩架照相機,每一架使用4片CCD。"廣域照相機"(WFC)因為視野較廣,在解像力上有所損失,而"行星照相機"(PC)以比WFC長的焦距成像,所以有較高的放大率。

GHRS是被設計在紫外線波段使用的攝譜儀,由哥達德太空中心製造,可以達到90,000的光譜解析度,同時也為FOC和FOS選擇適宜觀測的目標。FOC和FOS都是哈勃空間望遠鏡上解析度最高的儀器。這三個儀器都捨棄了CCD,使用數位光子計數器做為檢測裝置。FOC是由歐洲航天局製造,FOS則由MartinMarietta公司製造。最後一件儀器是由威斯康辛麥迪遜大學設計製造的HSP,它用於在可見光和紫外光的波段上觀測變星,和其他被篩選出的天體在亮度上的變化。它的光度計每秒鐘可以偵測100,000次,精確度至少可以達到2%。

哈勃空間望遠鏡的導引系統也可以做為科學儀器,它的三個精細導星感測器(FGS)在觀測期間主要用於保持望遠鏡指向的準確性,但也能用於進行非常準確的天體測量,測量的精確度達到0.0003弧秒。

廣域和行星照相機

用於光學觀測的高解析度照相機。由NASA的噴射推進實驗室製造,附有48片光學濾鏡,可以通過篩選特殊的波段進行天體物理學的觀察。

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廣域照相機(WFC)視野較廣,因此在解像能力上有所不足,但可對光度微弱的天體進行全景觀測。而行星照相機每個畫素的解析力為0.043弧秒,可以與廣域照相機互補,用於高解析度的觀測。

在1993年12月STS-61的維修任務中,廣域和行星照相機被新的第二代替換,為了避免混淆,通常WFPC就是第一代的廣域和行星照相機,新機稱為WFPC-2。WFPC-2本身也將在第四次維修任務中被在1997年開始研發的WFC-3替換。

戈達德高解析攝譜儀

戈達德高解析攝譜儀是被用於紫外線波段的攝譜儀,由戈達德太空中心製造,可以達到90,000的光譜解析度。它捨棄了CCD,使用數位光子計數器作為檢測裝置。在1997年2月的哈柏維護任務中被太空望遠鏡影像攝譜儀(STIS)取代。

高速光度計

高速光度計能夠快速的測量天體的光度變化和偏極性。它可以每10微秒在紫外線、可見光和近紅外線的波段上測量一次光度,因此用於在可見光和紫外線波段上觀測變星,精確度至少可以達到2%。高速光度計因為主鏡的光學問題,自升空以來一直未能成功使用。1993年12月,在第一次的哈勃維護任務中,它被用於矯正其他儀器的光學問題的太空望遠鏡光軸補償校正光學costar)替換掉。

暗天體照相機

天體照相機的觀測波段在115至650納米,它在2002年被先進巡天照相機(ACS)取代。

暗天體攝譜儀

暗天體攝譜儀是觀測波長在1150至8500埃的攝譜儀。在1997年第二次哈勃維護任務中被太空望遠鏡影像攝譜儀(STIS)取代。

維護與改進

第一次維護

在1990年4月哈勃空間望遠鏡發射升空的數星期後,研究人員發現從哈勃空間望遠鏡傳回來的圖片有嚴重的問題,獲得的的最佳圖像品質也遠低於當初的期望:點源的影像被擴散成超過一弧秒半徑的圓。通過對圖樣缺陷的分析顯示,問題來源於主鏡的形狀被磨錯了。雖然這個差異小於光的1/20波長,鏡面與需要的位置只差了微不足道的2微米,但這個差別造成了災難性的球面像差。這樣來自鏡面邊緣的反射光不能聚集在與中央的反射光相同的焦點上。

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1993年進行對哈勃空間望遠鏡的第一次維修,研究人員設計一個有相同的球面像差,但功效相反的光學系統來抵消錯誤,相當於配上一副能改正球面像差的眼鏡。用來改正球面像差的儀器稱為空間望遠鏡光軸補償校正光學(COSTAR)。為了給COSTAR在望遠鏡內提供位置,必須移除其中一件儀器,天文學家的選擇是犧牲高速光度計。

除此之外,廣域和行星照相機被第二代廣域和行星照相機以及內部的光學更新系統取代。另外,太陽能板和驅動的電子設備、四個用於望遠鏡定位的陀螺儀、二個控制盤、二個磁力計和其他的電子組件也被更換。

第二次維護

1997年2月,發現號在STS-82航次中執行了第二次維修任務。用空間望遠鏡攝譜儀(STIS)和近紅外線照相機和多目標分光儀(NICMOS)替換掉戈拉德高解析攝譜儀(GHRS)和暗天體攝譜儀(FOS)。修護絕熱毯,再提升哈勃的軌道。

在維修中出現的意外縮短了儀器的使用年限。安裝後吸熱器的部分熱擴散意料之外地進入光學擋板,這額外增加的熱量導致儀器的壽命由原先期望的4.5年縮短為2年。

第三次維護

第三次維護任務仍然由發現號在1999年12月的STS-103航次中執行。在這次維護中更換了全部的六台陀螺儀,也更換了一個精細導星感測器和計算機,安裝一套組裝好的電壓/溫度改善工具(vik)以防止電池的過熱,更換絕熱的毯子。新的計算器是能在低溫輻射下下運作的英特爾486,可以執行一些過去必須在地面處理的與太空船有關的計算工作。

第四次維護

第四次維護任務由哥倫比亞號在2002年3月的STS-109航次執行,用先進巡天照相機(ACS)替換了暗天體照相機(FOC),更換了新的冷卻系統和太陽能板。哈勃的配電系統也被更新了,這是哈勃空間望遠鏡升空之後,首度能完全的套用所獲得的電力。

最近一次維護

在原本安排在2008年8月維修任務中,太空人將更換新的電池和陀螺儀,更換精細導星感測器(FGS)並修理空間望遠鏡影像攝譜儀(STIS)。並在保留先進巡天照相機的同時,安裝二架新的儀器:宇宙起源頻譜儀第三代廣域照相機。然而NASA於2008年9月宣布哈勃空間望遠鏡上的數據處理系統出現嚴重故障,無法正常存儲觀測數據並傳回地球,而且由於哈勃太空任務高度與國際太空站距離十分遠,太空人在緊急情況下未能找到有效安全避難處,這使得維護哈勃望遠鏡變為一項極度危險的任務。

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在美國東部時間2009年5月11日14點01分,美國“阿特蘭蒂斯”號太空梭從佛羅里達州甘迺迪航天中心發射升空。在此次太空之旅中,機上的7名太空人通過5次太空行走對哈勃太空望遠鏡進行了最後一次維護,為其更換了大量設備和輔助儀器,這些更新主要包括:用第三代廣域照相機(WFC3)取代WFPC2;安裝新的宇宙起源頻譜儀(COS)、取回該處的COSTAR光學矯正系統;修復損壞的先進巡天照相機(ACS);修復損壞的空間望遠鏡攝譜儀(STIS);替換損壞的精細導星感測器(FGS);更換科學儀器指令和數據處理系統(SIC&DH);更換全部的電池模組;更換所有的6個陀螺儀和3組定位感測器(RSU);更換對接環、安裝全新的絕熱毯(NBOL)、補充製冷劑等等。而這將會是哈勃空間望遠鏡最後一次的維護任務,會將哈勃空間望遠鏡的壽命延長至2013年後。屆時發射的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡能接續哈勃空間望遠鏡的天文任務。

數據接收與處理

數據接收

哈勃空間望遠鏡得到的數據首先被儲存在太空飛行器中。在哈勃空間望遠鏡最開始發射時,儲存數據設施是老式的卷帶式錄音機。但這些設備在之後的維修任務中得到了替換。每天哈勃空間望遠鏡大約分兩次將數據傳送至地球同步軌道跟蹤與數據中繼衛星系統,然後數據再被繼續傳送至位於新墨西哥的白沙的白沙測試設備,通過位於白沙測試設備的60英尺(18米)直徑的高增益微波電線之一,信息最後被傳送到戈達德太空飛行中心和太空望遠鏡科學研究所處存檔。

數據處理

傳送來的數據必須要經過一系列處理才能為天文學家所用。空間望遠鏡研究所開發了一套軟體,能夠自動地對數據進行校正。然後空間望遠鏡研究所將利用STSDAS(SpaceTelescopeScienceDataAnalysisSystem)software來選取所需要的數據。

哈勃成就

宇宙年齡

哈勃空間望遠鏡對造父變星的觀測為哈勃常數的精確測量提供了保證。哈勃的精細導星感測器對造父變星進行了直接的視差測量,大大削減了用造父變星周光關係推算距離的不確定性。在哈勃空間望遠鏡之前,觀測得到的哈勃常數有1-2倍的差異,但是在有了新的造父變星觀測之後宇宙距離尺度的不確定性猛然下降到了大約只有10%,從而對宇宙的擴張速率和年齡有更正確的認知。

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恆星形成

哈勃空間望遠鏡還有助於研究諸如獵戶星雲之類的恆星形成區。通過哈勃空間望遠鏡對獵戶星雲的早期觀測發現,其中聚集了許多被濃密氣體和塵埃盤包裹的年輕恆星。儘管已經從理論上和甚大天線陣的觀測中推測出來了這些盤的存在,但是直到哈勃所拍攝的高解析度照片才第一次直接揭示出了這些盤的結構和物理性質。

恆星死亡

哈勃的觀測還在超新星爆發和γ射線暴之間建立起了聯繫。通過哈勃對γ射線暴餘輝的觀測,研究人員把這些暴發鎖定在了河外星系中的大質量恆星形成區。由此哈勃望遠鏡也令人信服地證明了這些劇烈的爆發和大質量恆星死亡的直接聯繫。

黑洞

哈勃空間望遠鏡最早的核心計畫之一就是要建立起由黑洞驅動的類星體和星系之間的關係。之後,通過它們對周圍恆星的引力作用,針對“哈勃”所獲得的近距星系光譜的動力學模型證實了黑洞的存在。這些研究也導致了對十幾個星系中央黑洞質量的可靠測量,揭示出了黑洞質量和星系核球質量之間極為緊密的聯繫。

宇宙學

由於宇宙學的研究對象主要來自天文觀測,而這也是唯一能在宇宙演化和結構的基礎上測量宇宙距離和年齡的辦法。哈勃空間望遠鏡能夠通過對造父變星距離的測量來測定哈勃常數,而這與宇宙在今天的膨脹速度有關。此外,通過對超新星的測定,可以幫助研究人員來限制超新星的亮度,從而進一步限制宇宙早期膨脹的屬性,從而為暗能量模型提供一個強有力的限制。

後繼者

韋伯空間望遠鏡

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡(JWST的)是紅外空間觀測站,研究人員計畫用它取代哈勃望遠鏡,用以探索遠超過目前儀器可觀測到的宇宙中最遠的對象。它由NASA帶頭,與歐洲航天局和加拿大航天局合作。曾用名為NGST。在2002年更名。預定的望遠鏡的發射計畫不早於2014年6月,將由Ariane5號火箭傳送。

歐洲航天局赫歇爾空間天文台

2009年5月14日傳送的歐洲航天局赫歇爾空間天文台,有一面鏡子赫歇爾大大超過哈勃,但只有在遠紅外線觀察。

先進的技術大口徑太空望遠鏡

先進的技術大口徑太空望遠鏡也已提上日程。如果該項目批准的話,它將有8至16米(320至640英寸)的光學空間望遠鏡。它是真正的哈勃望遠鏡繼承人:有能力觀察和拍攝的光學,天體紫外線和紅外線的波長,但更高的解析度大大高於哈勃。

哈勃部分作品欣賞

2007年5月15日,天文學家使用哈勃望遠鏡發現兩個超大質量恆星簇之間發生猛烈碰撞時所形成的神秘暗物質環結構。這種暗物質環的發現是證實暗物質存在最強有力證據,之前天文學家曾長期猜測這種無形物質是將星系簇緊密結合的額外重力來源。

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2004年2月4日,哈勃望遠鏡觀測到兩個黑洞發生碰撞的情景,當碰撞時,受強大重力輻射爆作用一個黑洞將被踢出來,而不是按人們所想它們會結合形成一個更大的黑洞。
2010年2月18日,天文學家通過哈勃望遠鏡最新發現太空“侏羅紀遠古星系”:一組較小的遠古星系等待了100億年才結合在一起。這些晚熟星系正在以自己的方式形成一個較大的橢圓星系。圖中所示的“侏羅紀遠古星系”是希克森緊密星系群31中的一部分,距離地球1.66億光年。
哈勃望遠鏡的觀測顯示,在1250萬光年之遙的NGC4449矮星系中持續燃放著“恆星煙花”。如圖所示,這是哈勃望遠鏡先進勘測相機於2005年11月拍攝的。
2006年1月11日,基於哈勃望遠鏡拍攝的獵戶星雲圖片,天文學家合成了最為詳細的一張獵戶星雲全景圖。獵戶星雲作為騷動狀態恆星形成區域,是最吸引眼球的宇宙星體結構。該圖像中包含3000多個不同體積的恆星,其中多數無法在可見光範圍內呈現。由氣體和灰塵勾勒出的圖案頗似美國大峽谷中複雜的高地、山脈和山谷地形。獵戶星雲中包含著大量恆星誕生區域,遍布超大質量恆星至年輕恆星等各種恆星形態,同時還包含著孕育恆星的柱狀密集氣體雲。
2004年3月4日,哈勃望遠鏡拍攝的遙遠恆星V838Mon的光環非常類似於梵谷的油畫作品,天文學家稱這個照片稱為“草莓之夜”。這張照片是由先進勘測相機拍攝的。圖中星際灰塵強度來自於圖片中心位置的紅超巨恆星,它在兩年前就釋放出類似電燈泡的脈衝光。V838Mon距離地球20000光年,處於銀河系的邊緣。
2007年3月2日,哈勃望遠鏡與其他幾個太空和地面望遠鏡拍攝到一個星系被星系簇重力場撕碎的情景。這項發現揭示了數十億年前富含氣體的螺鏇狀星系可能進化形成缺乏氣體不對稱的星系或者橢圓狀星系。同時,這項觀測還揭示了零星分布在宇宙中數百萬顆“無家可歸”恆星是如何形成的。
2009年12月16日,哈勃望遠鏡最新觀測發現柯伊伯小行星帶可見光範圍內最小的天體,所發現的最小天體直徑僅975米,距離地球67.6億公里,而此前所觀測柯伊伯小行星帶最小天體直徑大約48公里,是當前發現最小天體的50倍。
這是2009年9月9日哈勃望遠鏡通過新安裝的3號廣角照相儀拍攝的4張宇宙圖像,圖中左上側是NGC6302星雲,這是一顆環繞垂死恆星的蝴蝶狀星雲;右上側是叫做“史蒂芬五重奏”的碰撞星系組;左下側是包含10萬顆恆星的“歐米加半人馬”球狀星雲簇的全色彩圖像;右下側是一個壯觀可怕的恆星誕生於“綠色海洋”的“船底星雲”。
2009年4月21日,過去19年裡哈勃望遠鏡拍攝了大量星系彼此間發生碰撞的奇特圖像,其中Arp194三星系形成一幅壯觀的“青春噴泉”圖像,看上去就像噴射出具有生命力的泉水。如圖所示,圖中明亮的藍色流狀結構實際上是充滿新生藍色恆星的鏇臂。它們通常形成於兩個星系彼此互動和重力牽引。同時,兩個星系碰撞的核心看上去就像貓頭鷹的一對眼睛,位於圖片上方。兩個碰撞星系下方的另一個星系是通過“藍色橋樑”連線在一起。
2008年10月30日,美國宇航局哈勃太空望遠鏡經過維修之後,現成功地拍攝了一組令人震驚的精美太空景象——一對奇特的星系呈現出“10”形狀。這個星系叫做“Arp147”,它的左側看上去非常像數字“1”,右側是一個平滑的閃光圓環,在視線範圍內這如同數字“10”一樣,同時,似乎證實著哈勃望遠鏡仍有能力繼續完成太空探測任務。據稱,Arp147星系中的“0”所呈現的塊狀藍色環狀結構是濃密的恆星形成區域。這張圖片是由哈勃望遠鏡2號廣角行星攝像儀拍攝的。天文學家解釋稱,這個藍色環狀結構是由於左側星系穿過右側星系所形成的,這就像是一塊小圓石投入池塘中,在水面上激著漣漪。這種向外傳播的環狀結構是由於兩個星系碰撞形成高密度區域導致的。

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2005年初,哈勃望遠鏡通過先進勘測相機拍攝到壯觀的“回飛棒星雲”,從恆星中心噴射的灰塵和氣體星雲映射出兩個接近對稱的葉瓣狀。每個葉瓣星雲的長度接近1光年,整個星雲的長度是太陽至鄰近的阿爾法半人馬恆星體系距離的一半。“回飛棒星雲”距離地球5000光年。哈勃望遠鏡能夠呈現地面無法觀測到的星雲中心漣漪結構。
2006年10月16日,哈勃望遠鏡拍攝到觸角星系是迄今發現輪廓最清晰的合併雙子星系。在兩個星系的碰撞過程中,數十億顆恆星誕生。最明亮和最緊密的恆星誕生區域叫做“超級恆星簇”。這張照片使天文學家能更好地識別兩個螺鏇星系碰撞時恆星和超級恆星簇之間的差別。
2009年1月15日,哈勃望遠鏡拍攝到著名的行星雲翳NGC2818,它位於羅盤星座南部。這個壯觀的行星雲翳結構包含著向星際空間噴射物質的恆星外層。行星雲翳中發光的氣態遮蔽物是恆星內核消耗完核反應釋放出來的。這張圖片是2號廣角相機拍攝的,其多彩性呈現了行星雲翳不同等級的噴射物質,紅色代表氮氣,綠色代表氫氣,藍色代表氧氣。

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