圖0：哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。由亞特蘭蒂斯號航天飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)離開時拍攝。 上接昨天，在哈勃望遠(yuǎn)鏡上天27周年之際，我們接著說——哈勃上天27年，都干了啥…… 圖1:哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的NGC4302（左）和NGC4298（右）在光學(xué)和近紅外波段的圖像。 七、柯伊伯帶的大發(fā)現(xiàn) 在對太陽系邊緣的矮行星——冥王星的探測中，哈勃在這個冰冷的世界中發(fā)現(xiàn)了四顆衛(wèi)星，分別是水神星（Nix），九頭蛇星（Hydra），冥衛(wèi)四（Kerberos），冥衛(wèi)五（Styx）。最近天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，水神星和九頭蛇星的軌跡很混亂（不可預(yù)測）——原因是它繞著一顆相對質(zhì)量并不是很大的矮行星旋轉(zhuǎn)。 圖21：這幅合成圖由哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝于2012年。其中對小衛(wèi)星進(jìn)行了長時曝光（藍(lán)色區(qū)域），而對冥王星（Pluto）和卡戎（Charon）短時曝光（黑色區(qū)域）。 我們知道2015年7月NASA的“新視野號”探測器拍攝了一張冥王星的精彩照片。其實(shí)在科學(xué)家為“新視野號”安排行程的過程中，哈勃望遠(yuǎn)鏡起了重要的作用——是它從上世紀(jì)90年代到2010年這些年對太陽系邊緣的探測，為“新視野號”繪制了旅行的地圖。2014年哈勃望遠(yuǎn)鏡在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)了兩個天體，命名為2014 PN70和2014 MU69，隨后的旅途中將調(diào)整“新視野號”去拜訪后者。 此外哈勃望遠(yuǎn)鏡還在鳥神星附近發(fā)現(xiàn)了一個直徑為161千米左右的衛(wèi)星。鳥神星是柯伊伯帶中第二亮的冰狀矮行星，其直徑只有大約1400公里，距離太陽有77億公里遠(yuǎn)，在2005年才被帕洛馬爾天文臺發(fā)現(xiàn)。奇怪的是，這顆衛(wèi)星（MK2）像木炭一樣黑，而鳥神星卻像雪一樣明亮。 圖22：在矮行星鳥神星上方的小點(diǎn)為鳥神星的衛(wèi)星MK2，直徑約為161千米。 八、跟進(jìn)小行星帶的演化 在火星和木星之間存在著一條布滿碎石和小行星的“帶”，在這地方小行星們經(jīng)常會發(fā)生碰撞。在一個有著灰塵拖尾的點(diǎn)狀物體附近，哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測到了一個奇怪的X形圖案的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)被認(rèn)為可能是兩個小天體發(fā)生對撞產(chǎn)生的，其相對速度約為子彈的五倍。天文學(xué)家一直都認(rèn)為小行星帶會在小行星之間的碰撞后而慢慢變得更加零碎，但這次則是首次通過觀測證實(shí)該猜想。 圖23：一個奇怪的X形碎片區(qū)以及后面的塵埃帶，科學(xué)家認(rèn)為這可能是一個體型較小、速度較快的小行星撞入了一個體型較大、速度較慢的小行星。 另外哈勃望遠(yuǎn)鏡還觀測到一個擁有六個“彗星尾巴”的小行星。計算機(jī)模擬表明，這些尾巴可能是由一系列塵埃噴射事件產(chǎn)生的。 圖24：小行星P/2013 P5的圖像和其他小行星不一樣，它有多條塵埃尾跡，且這些尾跡隨著時間發(fā)生變化。 九、見證恒星誕生 哈勃望遠(yuǎn)鏡的紅外探測器能夠穿透厚重的塵埃云，而在這些塵埃云中，有成千上萬的恒星在燃燒著它們的生命。哈勃望遠(yuǎn)鏡對這些星云的觀測表明，在這些恒星誕生的地方，往往伴隨著劇烈的“陣痛”——新星產(chǎn)生出強(qiáng)烈的紫外輻射以及激震前沿，這些輻射會清除掉周圍的塵埃云。 圖25：Herbig-Haro 47，這張圖中向左右兩側(cè)運(yùn)動的發(fā)光物是恒星誕生的標(biāo)志，一顆新星就在圖像中心位置，不過現(xiàn)在被塵埃遮擋住了。當(dāng)這些發(fā)光物質(zhì)在空間中遇到其他塵埃云時，將會產(chǎn)生弓形激波以及漣漪。 圖26：哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測到Herbig-Haro 34（HH 34）的一系列噴流。HH 34坐落于獵戶座星云。 此外，哈勃望遠(yuǎn)鏡也以前所未有的精度捕捉到來自新星的發(fā)光氣體發(fā)出的高能噴流。這些噴流是氣體旋轉(zhuǎn)流進(jìn)新形成恒星過程中，被磁場引導(dǎo)，以超音速從恒星兩極噴射而出的副產(chǎn)品。哈勃望遠(yuǎn)鏡多年來的工作，使天文學(xué)家能夠看到這些噴流隨著時間推移而發(fā)生的變化。測量并研究這些變化對于了解新星形成過程中復(fù)雜的物理過程非常有價值。 圖27：船底座星云，被稱為“神秘山”。冷的氫氣以及塵埃向上延伸。在頂部，是一個三光年高的柱子，這個柱子逐漸被附近恒星的亮光和恒星風(fēng)吹散；同時它還受著內(nèi)部剛形成的原初恒星摧殘，一個噴流向左右兩個方向噴射而出。 十、記錄恒星的死亡之路 哈勃望遠(yuǎn)鏡詳細(xì)記錄了類似太陽的恒星是如何一步步走向死亡。 地面上的望遠(yuǎn)鏡對這些恒星所拍攝的圖片，基本上都是簡單的球形結(jié)構(gòu)，所以稱之為“行星狀星云”（注意它們不是行星）。但是哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測發(fā)現(xiàn)，其實(shí)它們有各種各樣復(fù)雜的形狀，有些像風(fēng)車，有的像蝴蝶，有的像沙漏。這些圖片告訴我們，其實(shí)恒星在坍縮形成白矮星之前，它拋射其外部氣體層的動力學(xué)是非常復(fù)雜的，而不像我們以前假設(shè)的那樣是球?qū)ΨQ的。 圖28：哈勃觀測到大量各種各樣復(fù)雜的行星狀星云。 我們來看兩個例子。哈勃望遠(yuǎn)鏡對1987A超新星進(jìn)行觀測發(fā)現(xiàn)，圍繞著死亡的恒星有三個環(huán)狀結(jié)構(gòu)。另外，哈勃望遠(yuǎn)鏡還觀測到，在中環(huán)的內(nèi)部區(qū)域不斷地出現(xiàn)一些由膨脹的波狀物質(zhì)撞擊而形成的亮區(qū)。類似的還有蟹狀星云M1（在我國宋朝時爆發(fā)的一顆超新星，被我國星官觀察到并記錄下來），哈勃望遠(yuǎn)鏡對它的觀測揭示了大量之前從來不知道的細(xì)節(jié)，例如我們發(fā)現(xiàn)在其核心處有一個快速旋轉(zhuǎn)的脈沖星。
圖29：1994年哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測到的1987A超新星。
圖30：由1987A超新星中心拋射出的一陣波狀物質(zhì)撞擊到一個已經(jīng)存在的物質(zhì)環(huán)上（這個物質(zhì)環(huán)圍繞著死去的恒星）。隨之，環(huán)上各處的物質(zhì)被加熱而發(fā)光，但是環(huán)中間粉紅色的部分卻很難解釋。
圖31：蟹狀星云M1，是公元1054年人類觀測到的一顆恒星爆發(fā)后的遺跡。圖中顏色是為了區(qū)分不同的化學(xué)成分，現(xiàn)在這些物質(zhì)都已散入空間中，將逐漸形成新一代的恒星。 十一、探測“光學(xué)回聲” 哈勃望遠(yuǎn)鏡捕捉到一顆恒星爆發(fā)后形成的光反射序列圖像。 2002年1月，一顆紅巨星爆發(fā)出一個無法解釋的閃光，然后留下一片看起來像“擴(kuò)張的泡沫”一般的遺跡。實(shí)際上，這泡沫似的遺跡只是閃光將本來已經(jīng)存在的塵埃云照亮了而已。由于光只能以有限的速度——光速傳播，所以閃光花了幾年才到達(dá)更遠(yuǎn)的塵埃云，然后照亮它們。這種現(xiàn)象稱為“光學(xué)回聲”，就像聲波在遇到峽谷或墻壁時的反射一樣。
圖32：光學(xué)回聲——來自麒麟座V838神秘的閃光，照亮了它周圍區(qū)域的塵埃云。 中心的那顆紅巨星為麒麟座V838，離我們大概有2萬光年。在其迸發(fā)期間，它的亮度大約是太陽的60萬倍。它的爆發(fā)可能是由于吞并了一個鄰星或行星而觸發(fā)的。這顆紅巨星周圍的暗縫則是因為這地方?jīng)]有塵埃。 十二、尋找行星形成區(qū) 天文學(xué)家用哈勃望遠(yuǎn)鏡證實(shí)了行星形成于環(huán)繞恒星的塵埃盤。哈勃望遠(yuǎn)鏡在獵戶座星云中首次發(fā)現(xiàn)一個繞著大約200顆恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的原行星盤。隨后通過對附近恒星的巡天觀測，哈勃完成了對塵埃盤完成了最大、最精細(xì)的光學(xué)圖像勘測。
圖33：在獵戶座星云中發(fā)現(xiàn)的幾個原行星盤。行星盤被星云發(fā)光氣體的光線照亮，顯露出一個輪廓。 這里用兩個例子來簡單說明一下類似的發(fā)現(xiàn)：長蛇座TW和繪架座 。在遮擋住長蛇座TW星的亮光之后，科學(xué)家在其塵埃盤中發(fā)現(xiàn)了一個神秘的裂縫。這條裂縫很有可能就是由一個正在成長但還看不見的行星引起的，它通過引力不斷地吸引周圍的物質(zhì)，像滾雪球一樣清掃出一條軌道來。這條軌道大概有19億英里寬，軌道上的物質(zhì)還沒有被清除干凈。同樣的，天文學(xué)家在繪架座 星也發(fā)現(xiàn)了相同的情況。
圖34：繪架座β星周圍塵埃盤的變化（側(cè)視圖）。從1997年和2012年拍攝的兩張圖可以看出，后者的裂縫變大，且更清晰。
圖35：長蛇座TW星周圍的塵埃盤裂縫。 十三、觀測星系細(xì)節(jié)和星系融合 當(dāng)埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)銀河系不是宇宙的全部，在其之外還有大量的星系時，他給這些星系做了一個基本的分類：漩渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系。現(xiàn)在這個以他名字命名的望遠(yuǎn)鏡則揭示了這些星系前所未有的細(xì)節(jié)。此外，隨著哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測的距離越遠(yuǎn)，它看到的景象也就越奇異怪誕，這是因為越往深處看宇宙越年輕，此時宇宙尺寸還很小，星系也很年輕，它們之間也更容易相互吸引而碰撞。
圖36：Sombrero星系（M104），一個漩渦星系的近似側(cè)視圖，看起來像一個寬邊的墨西哥草帽。
圖37：棒旋星系NGC1300，它的旋臂沒有旋轉(zhuǎn)到中心，而是連接在包含內(nèi)核的星系棒的兩端。
圖38：NGC4676，昵稱“小鼠”。在引力作用下，它有一個包含大量恒星和氣體的帶狀結(jié)構(gòu)，就像尾巴一樣。 在這些怪異的星系中，有一些蝌蚪狀的星系，它們是一些正在融合的星系，其融合過程將花費(fèi)數(shù)億年時間。星系的融合會產(chǎn)生湍流和潮汐，這將導(dǎo)致其中的分子云大量地產(chǎn)生新的恒星。哈勃望遠(yuǎn)鏡能夠捕捉到這些星系之間不同時期的圖像，其觀測結(jié)果同時也預(yù)示著我們銀河系和近鄰M3140億年后的景象。
圖39：天線星系（NGC4038和NGC4039）。這是兩個正在融合的漩渦星系，其藍(lán)色區(qū)域明亮的節(jié)是大量年輕的星團(tuán)，它們是由于星系融合過程中的湍流產(chǎn)生的。
編輯：Alex Yuan 近期熱門文章Top10 ↓ 點(diǎn)擊標(biāo)題即可查看 ↓ 6. 盤點(diǎn)那些著名的學(xué)術(shù)造假事件|315特輯 9. 打死你也猜不到的14個數(shù)字規(guī)律問題 10. 世界到底是不是確定的？ |
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