导语:哈勃太空望远镜无疑是迄今为止人类对宇宙最成功的观察仪器。今天,服役30年的哈勃太空望远镜拍摄了超过万幅精美的宇宙图像,它美丽的宇宙图像和时光倒流的画面深深地震撼着我们。
01哈勃的原意以及构造哈勃望远镜
1、哈勃的原意
20世纪40年代,科学家们希望在没有地球大气层扭曲的情况下观测宇宙,而年4月25日哈勃空间望远镜作为第一台进入太空绕地轨道的望远镜,使这个梦想得以实现。其任务是揭开宇宙中最大的一些奥秘。星体的形成过程,宇宙的等级,黑洞和暗能量等。
2、构造哈勃空间望远镜
在距离观测目标约公里的近地轨道上,哈勃望远镜并没有靠近观测目标,而是远离会使图像无法清晰显示的大气层。
平均来说,哈勃每90分钟绕地球一圈,在30年中,它已经绕地球,圈,它所观测到的最远星系距地球约亿光年。任何一位天文学家都可以使用哈勃望远镜。自投入使用以来,已经有大约2万个个体使用者进行了观测。
02哈勃望远镜特点
1、哈勃望远镜的长处
其中最重要的一点是,哈勃能看到人类看不到的红外线和紫外线,这为我们探索宇宙的全貌打下了基础。尽管哈勃无法修复,但科学家们希望能把它的使用寿命维持到年,然后再继续为人类工作10年,这样才能完成许多尚未探明的秘密。
哈勃探索宇宙的历史,探索遥远的过去。哈勃天文望远镜不仅观测到了遥远的地方,而且观察到了宇宙。由NASA/JHUAPL/SWRL制作的影像。天文学者很幸运的观测到了过去发生的事情,被称为“回头看时间”,我们对宇宙的最好年龄是亿年。光年所走的距离叫作光年。最遥远的星系,哈勃观测到了亿光年远的距离。最远被哈勃观测到的星系(MACS-JD)距离地球约亿光年。
2、哈勃的超强实力
不仅仅是直径2.4米的超级望远镜让哈勃看到了更多的东西,而且哈勃与任何一台地基望远镜相比,它至少有10倍的观测能力,因为它能摆脱大气的湍流和对宇宙射线的吸收。哈勃的分辨率非常高,用一个形象的比喻来比喻从北京就能看见纽约的萤火虫。
03与其他望远镜的比较
1、主要光学望远镜的主径比较
不仅如此,哈勃还有比人眼更宽的电磁接收距离。除可见光外,它还可观测紫外线和少量红外线,使人类视野大大扩大。即使哈勃能够观察,拍摄到紫外线和近红外波段,在我们的肉眼还是看不到任何东西。正如自然界本来就是有紫外线的,但是只有蜜蜂、蝴蝶等动物能看到,而人类什么都只能看到一片透明。然而,从哈勃传回的照片上看,这些频带的宇宙图景仍能在我们眼前生动地呈现。
2、对其他光的观测
可见光,人类眼睛所能感觉到的,只是电磁波的一小部分。我们人类无法直接看到这些光,当然,哈勃发回来的照片实际上是黑白的,科学家们通过消除噪声(去除宇宙射线和粒子对镜片的轰击)来消除哈勃拍摄的黑白照片,如拼图(将多张照片拼接成一张图片),多频谱照片叠加(将不同波长的单个照片叠加),上色(根据波长照片赋予不同的色彩)等等,这样就形成了今天的彩色宇宙图。
3、对哈勃的修理和保养
初次修理/保养。在年的首次维修任务中,哈勃的宇航员们将广角和行星照相仪移除,并安装了一台更强大的“后继者”——广角和行星照相仪。
二次修理/保养一九九七年二月十一日凌晨,7名美国宇航员乘坐“发现号”航天飞机为“哈勃”更换了11台新设备,包括近红外线照相机、多目标分光仪和太空望远镜图像摄谱仪,并修补了部分被剥离的望远镜绝缘层。
三次修理/保养。发现号仍在年执行第三项维护任务,即更换全部6个陀螺仪,以及一个精细的星导传感器和计算器,安装一套装配好的电压/温度改善工具(VIK),以防止电池过热,并更换绝热毯子。
四次修理/保养。在1年,科学家们利用美国航天飞机哥伦比亚号对哈勃望远镜进行了第四次维修,安装了绘图照相机,更换了太阳能面板,安装了工作了11年的电力控制设备,并启动了近红外照相机和多目标分光机。
04哈勃的重大成就
1、揭露宇宙的本质
经过30年的宇宙探索,哈勃太空望远镜不仅通过实际观察到的信息否定了“地心说”,而且还分析了诞生于宇宙早期的重元素组成成分。从哈勃太空望远镜获得的观测资料更能看出恒星是如何形成的,银河系以外还有其他星系,恒星周围复杂气体层的构造,等等。
2、找到了加速膨胀的宇宙,直径的宇宙,以及宇宙诞生的时间
同时,原本有争议的宇宙年龄,也从几十亿年到几百亿年,有一个巨大的浮动范围,精确到亿年左右。EGS77,诞生于6.8亿年前的大爆炸后,被称为已知的最古老和最遥远的三重星系群,与哈勃望远镜所观察到的情况一样。
现在,我们所观察到的宇宙直径约亿光年。这种大小,也称为哈勃体积。新的哈勃常数测量将在年7月揭开宇宙膨胀率的秘密。他们用哈勃望远镜进行的最新观测表明,附近宇宙的膨胀速度接近于每秒70毫秒/兆帕秒(km/sec/Mpc),1秒的差距相当于3.26光年的距离。
根据红移现象,发现宇宙膨胀并没有减缓,而是加速,这颠覆了科学家对宇宙膨胀的认识。肉眼所见的光线是电磁光照范围的一部分。短波的光波能量较高,而长波则能量较低。在哈勃太空望远镜中可以看到原始的可见光,以及一些红外和紫外线的辐射
3、暗能量和超大质量黑洞的存在被揭示
另外一种神秘的物质,叫作暗能量,实际上也是由哈勃太空望远镜发现的。其观测数据分析表明,宇宙的膨胀速度并没有如科学家先前所预计的那样减缓,相反,随着时间的推移,膨胀速度会加快。只有暗物质才能解释宇宙膨胀速度加速的原因,暗物质一直影响着宇宙的膨胀速度。
结语:在宇宙中,黑洞是最神秘的物体之一,当M87*的照片被公布后,许多人感到兴奋,虽然这仅仅是黑洞的合成照片。据科学家们目前的研究,在理论上,所有大质量星系的核心都至少存在一个超大质量黑洞,这类宇宙存在物的发现者就是哈勃太空望远镜。以前,人们一直认为黑洞只是一种极个别的现象。