哈勃空间望远镜30周年纪念

作者: 怀尘

来源: 中国国家天文

发布日期: 2020-04-24 19:11:33

哈勃空间望远镜在近地轨道上运行30年,通过其高分辨率观测,揭示了宇宙的许多秘密,包括星系的数量和演化、宇宙的加速膨胀以及暗物质的存在。尽管面临老化问题,哈勃的观测数据仍持续被引用,其遗产将长久影响天文学研究。未来,哈勃将与韦布空间望远镜共同观测宇宙,提供更全面的数据。

哈勃空间望远镜以著名天文学家爱德温·哈勃命名,是一枚在近地轨道上运行的光学空间望远镜。1990年4月24日,发现号航天飞机带着哈勃空间望远镜从地球上起飞的时候,没有人能预料到哈勃会在接下来的30年里看到什么奇迹。如今,通过这只“太空巨眼”,我们的视线早已穿过太阳系,抵达遥远的星海深处。哈勃空间望远镜能够成为科学史上的里程碑,离不开众多至关重要的因素。

首先它位于地球大气层之上,作为空间望远镜,它可以避免大气对自身接收到的光线的扭曲,这是一个巨大的优势。除了可以进行紫外波段观测之外、由于没有大气湍流的干扰,哈勃空间望远镜在光学波段获得了极限分辨率,使得它优于同口径甚至于不少更大地基望远镜的空间分辨率。虽然在地面望远镜自适应光学的发展下,这种优势并没有成为压倒性的独特特征。

然而,对于最大的地面望远镜上的自适应光学系统来说,“哈勃”小视场(FOVs)的实际局限性确实使得以约0.1角秒的空间分辨率对约5-10角秒之上的视场进行成像成为“哈勃”的独有领域。这一“发现领域”为上一代天体物理学众多领域带来了诸多引人注目的进展。哈勃空间望远镜在轨观测30年的珍贵遗产更是那些改变了我们对宇宙认知的重大发现。

哈勃深场第一次让我们知道了可见宇宙当中有多少个星系以及星星的数目,同时也让我们更加深入地知道了遥远星系的演化;遥远超新星的观测帮助我们首次了解到宇宙从60亿年前开始加速膨胀;子弹星系团的观测为我们提供了直接的暗物质存在的证据。当然,哈勃的每次观测都给我们很多的惊喜。正是凭借着“哈勃”能看到紫外线、可见光和近红外光的敏锐眼睛,并且身处太空没有任何干扰,人类才有了这样多开创性的发现。

今天,30岁的“哈勃”不得不面对老化导致的陀螺仪性能和探测器灵敏度下降等等困难,但勤勉如它,仍然可以良好运行。人们也已经有了一些应对方案,比如通过更长时间的观测来弥补仪器灵敏度的降低和望远镜对目标锁定能力的下降带来的影响。

使用“哈勃”数据发表的论文和被引用的论文数量仍在持续增加,即使望远镜最终关闭运行,它的数据档案库也会成为一座天文学的丰碑,被人们继续使用数十年——就像20世纪50年代标志性的帕洛玛天图(PSS)一样。当哈勃空间望远镜结束它的观测生涯,我们将寄希望于下一个时代:接班人韦布空间望远镜(JWST)。

因为JWST更宽的波长覆盖范围以及孔径遮挡干涉能可以使判断得到改善,使用可见光段的“哈勃”和红外波段的JWST观测同一个目标能给我们提供分析能力更强的数据,产生巨大的科学价值。幸运的是,我们相信“哈勃”可以继续运行到JWST时代,期待两个望远镜可以像人类的一双眼一样,同时观测整个宇宙。

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