一張小小照片,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。

哈勃遺產場的拍攝過程

哈勃遺產場英文簡稱HLF,是2019年5月NASA公佈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年的成果和數百名科學家的心血。

哈勃望遠鏡上天后,在廣泛巡天的基礎上,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日連續十天內,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,採用了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,圖片佔據全天空面積的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公佈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天裡拍攝2000余張照片合成的,總曝光時間達到200萬秒,拍攝的天區面積只占滿月約百分之一,裡面卻包含有10000個星系。

而HLF就是在這些成果基礎上,加入更多的觀測成果合成出來的一張照片。

哈勃遺產場深處的秘密

我們在網路上看到的這張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的網站上,圖元達到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。當然,這張圖的意義並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。

領導合成這張圖專案的負責人加斯·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,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。科學家們通過研究哈勃遺產場這張圖片,就能了解星系成長和消亡不同階段的各種狀態,這樣,就能在未來發現任何一個新的星系時,可以知道這個星系的年齡和歸宿。

常有人質疑科學家們如何知道宇宙日月星辰那麼多奧秘,其實這就是一個例子。科學家們對這些觀測結果綜合研究,就可以更深入地了解和掌握宇宙演化的終極秘密了。

哈勃遺產場是宇宙終極秘密嗎?

NASA表示,這張照片已經使出了哈勃望遠鏡的渾身解數,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,並非是科學研究的頂點。老美1996年就開始招標設計建造的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡,幾經周折和延期,好事多磨,就在這幾天(12月24日)要發射升空了。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儀器,預算投資從5億美元已經擴大到了100億。這台更為先進的望遠鏡質量只有哈勃約一半,為6.2噸,但其口徑達到6.5米,採光面積約為哈勃的6.25倍,能在近紅外波段,接近絕對零度狀態下工作。加上在更遙遠的高空無干擾環境工作,解析度有望高于哈勃望遠鏡的100倍。

可以預見,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,隨後,垂垂老矣能量耗盡的哈勃望遠鏡會逐漸降低軌道,在2028年以後的某一天,墜入大氣層焚毀,以絢麗的火花作為留給人們的最後記憶。

愛德溫·哈勃以及以他名字命名的望遠鏡終究會離我們而去,但他和它的事蹟和精神將永存,而且後繼有人。


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