哈勃深场(Hubble Deep Field)或许是宇宙最不可思议的一张照片。24年前,哈勃空间望远镜发布了最早的深场图,它所展示的画面令所有人震惊——图片中含有的恒星和星系数量多到令人难以置信的地步。图片经过长时间的曝光,从天空中一个极其微小的原本看似空无一物的空间捕捉到了这些天体,其中包含数以千计的星系和数万亿的恒星。
在这张图像发布后的20几年里,哈勃空间望远镜的后续观测提供了越来越丰富的信息,一次又一次地刷新着我们对宇宙的认知。
图片中的天文学家名为罗伯特·威廉姆斯(Robert Williams),哈勃深场的想法就是由他提出的。他建议将哈勃空间望远镜对准一片“虚无之所”。尽管这个想法遭到了同事们的不认可,但他仍然坚持了下去。威廉姆斯将目光锁定在大熊星座(Ursa Major)附近的针尖般大小的区域,结果却发现那看起来空无一物的空间里,有着3000多个星系。
在哈勃深场图像中,只有少数亮点是相对较近的恒星,更多的其实是遥远的星系,有些星系甚至已经有130多亿年的历史了。在如今的宇宙中,我们周围的星系大多是螺旋星系和椭圆星系。而哈勃深场则揭示了早期宇宙的星系结构,那时星系的结构才刚刚形成,因此具有大量形状奇特的星系。
2004年,哈勃空间望远镜用改进后的拍摄仪器,捕捉到了这张哈勃超深场(HUDF)图像。穿越数十亿光年的空间,宛若抵达了宇宙的“核心”处取样,显示了大约10000个星系。图像中那些最小的星系离我们最遥远,其中最早的可以追溯到宇宙约只有8亿岁的时候。这张图片是哈勃空间望远镜在绕地运行400圈的过程中,经过800次左右的曝光拍摄而成的。
2012年的“哈勃极深场”(XDF)展现的是哈勃超深场中心的一小块天空区域,它是哈勃在10年的时间中,总曝光时间超过200万秒,对同一小片区域拍摄的2000多张图像的结合。图像中含有大约5500个星系,其中最黯淡的星系的亮度大约只有肉眼可见亮度的十亿分之一。图像中,最年轻的星系尚处于宇宙的“婴儿时期”,大约是宇宙大爆炸后的4.5亿年。