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1、哈勃望远镜拍到的最远极限什么样？2017-03-29三体引力波54评宇宙到底有多大？宇宙的边界在哪儿？这都是喜欢仰望星空的人，常常问自己或者问别人的好问题。从古到今，从宗教哲学到观测宇宙学，都给出了不同答案托勒密创立了地心说，告诉世人宇宙是一个嵌套27层的同心水晶球；伽利略竖起天文望远镜，打碎了地心说，冲着望远镜笑道，这才是观星利器；赫歇尔架起更大号的远红外望远镜，确定了圆盘状的银河系，记下了5000个星云；哈勃叼着烟斗，瞄着胡克望远镜，测定了10万光年的银河系，看到90万光年的河外星系，甚至发现了星系间彼此远离的现象，并且顺手开创了测量宇宙学，更准确更专业地度量宇宙的尺度。而另一个哈勃继承了
2、他的遗愿，在上世纪90年代中期，将最遥远的宇宙星图传回地球，唤醒人类，这就是著名的哈勃深空场Hubble Deep Field。这个哈勃深空场，既不是什么力场，也不是什么道场，其实就是一张照片，一张令人惊叹、细思恐极的星空照片。之所以称为哈勃深空场，首先是因为哈勃太空望远镜拍的，其次是对准宇宙深空拍的，再有就是照片里的主角，并非繁星点点的普通星星，而是每一个光点都代表着一个星系。所以，用深空图这种词儿，已经远远不够用了，必须创造一个新词深空场，看起来才能贴切些于是，诞生了Hubble Deep Field哈勃深空场，简称HDF。这就是哈勃深空场。密密麻麻的星星，每个星光就是一个星系！小小照片里
3、竟然捕捉到将近3000个星系，其中一些是最年轻也是最遥远的星系，而最遥远的星系竟然距我们100多亿光年之外！这是人类有史以来最遥远的可观测宇宙极限！与此同时，深刻问题唤醒了人类，我们再次追问自己：宇宙到底有多大？我们处在宇宙什么位置？宇宙的本质是什么？这些烧脑的深刻问题还是留给自己吧，我们还是倒回去，看看这张照片背后的奇妙故事。众所周知，哈勃太空望远镜作为全世界最稀奇的天文观测资源，天文学家们要想动用它，使用它的观测时间，都得提前好长时间排队，需要提交申请报告，详细解释想要观测什么，观测目的是什么，重要程度如何，等等。僧多粥少的情况下，可想而知，大多数申请都被拒了。好在筹划拍摄哈勃深空场项目的
4、负责人，恰好是罗伯特威廉姆斯Robert Williams，他还有一个特别身份美国太空望远镜科学研究所所长。要知道这个所长有个特权：哈勃观测时间里有一小部分，被用作所长的自由支配时间。于是，所长动用了特权，一连征用十天。这让很多正在排队的天文学家和科研机构，背地里嘀咕不已。更让他们大跌眼镜的是，提交观测的区域，竟然是宇宙最黑暗最空旷的天区。于是，窥探黑暗世界，成了哈勃深空场这个计划的绰号。坐等讥笑嘲讽的人，甚至准备向媒体爆料的人，都在等着看笑话。在此插一句：为什么哈勃深空场计划要选择最黑的天区呢？此时此刻，我脑子里禁不住冒出诗人顾城的名句：黑夜给了我黑色的眼睛，我却用它寻找光明。其实，真实原因
5、也不复杂。首先选择黑区，是为了避开星光，因为亮星会使哈勃相机的电子探测器饱和，从而破坏想要拍摄的更遥远更暗淡的天体图像。其次，目标区域还要远离银河，因为那里聚集了太多的恒星、星云、气体云。选择包含已知星系和已经列入星表的星系团的天区，就是浪费拍摄资料，也没什么意义。再有，天文学家最希望目标天区，位于哈勃的可持续观测范围内，就是北天极或者南天极附近。所以，选择12月份的北天极，正值极夜，白天同样可以观测。接着说事儿。1995年12月18日至28日，整整十天时间，哈勃对准了北天大熊星座附近的一小片天区，使用哈勃第二代广角和行星相机，总共曝光近100小时，拍摄342张照片。图中像俄罗斯方块的，这就是
6、哈勃对准的一小片天区，小到什么程度呢？整个天区的一百万分之二十四，这相当于满月面积的百分之一。出乎意料的小，是吧。再看看都拍到了什么？刚才说了，哈勃共计独立曝光342张图像，经过复杂处理后，拼成了这张不尽完整的哈勃深空场。照片中展现的这片令人敬畏的天体和光点，几乎所有都是星系（只有个别带有衍射光芒的，才是我们银河系里的恒星），绝大多数比我们用肉眼看得见的最暗星体，还要暗淡40亿倍！没错哈勃深空场项目团队HDF Team给出的数值，就是暗淡40亿倍。要不怎么说哈勃是太空巨眼呢！更重要的是，在这些最暗淡的星体里，经天文学家计算，距离我们最遥远的星系竟然有100多亿光年，要知道已知宇宙才有138亿年
7、。也就是说我们见到它们的样子，其实是在宇宙大爆炸之后仅仅10亿年的模样。越往远方，越是过去！这就是宇宙探索的奇妙。观测越往远方，越是接近宇宙的过去、星系的起源，也就越接近宇宙的原初、宇宙的边界。也就意味着，我们越接近宇宙的本质，越清楚人类处在宇宙中的位置。目前我们已知可观测的宇宙半径有465亿光年，这也是哈勃望远镜最新测定的数值，当然天文学家们都不相信这就是宇宙的最后边界。当年由埃德温哈勃本人开创的测量宇宙学，如今催促着天文学家们每天都在回望宇宙的过去，通过不断改进观测工具和技术，无休止地努力回望越来越遥远的过去。正如哈勃在1936年曾写下的：最终我们会到达暗淡的边界我们望远镜的最远极限。很快，一项比哈勃深空场看得更深更远的哈勃超深空场登上天文史的舞台，刷新了望远镜的最远极限。
