作者: 来源:中国国家地理网 发布时间:2010-4-25 18:12:35
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盘点哈勃发射20年在科学上的重大成就

哈勃从发射之初,就满载了天文学家的期望,试图通过它来进一步了解宇宙中的奥秘。在20年的服役历程中,它帮助天文学家们解决了一些长期困扰天文学家的问题,并且引导着天文学界产生新的整体理论来解释这些结果,推动了天文科学的进步。以下列举了哈勃的重大“功绩”:
 
1. 哈勃可更准确的的测量出造父变星的距离
 

 

哈勃太空望远镜拍摄的旋涡星系M100中的一颗造父变星
 
哈勃的众多主要任务之一是要比以前更准确的的测量出造父变星的距离,这可以让我们更加准确的定出哈勃常数的数值范围,这样才能对宇宙的扩张速率和年龄有更正确的认知。在哈勃升空之前,哈勃常数在统计上的误差估计是50%,但在哈勃重新测量出室女座星系团和其它遥远星系团内的造父变星距离后,提供的测量值准确率可以在10%之内。这与哈勃发射之后以其它更可靠的技术测量出来的结果是一致的。
 
2. 哈勃可改善天文学家对宇宙年龄的估计
 

哈勃图片呈现130亿年前宇宙形成之初时的情景
 
哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计,宇宙的未来也是被质疑的问题之一。来自高红移超新星搜寻小组和超新星宇宙论计划的天文学家使用望远镜观察遥远距离外的超新星,发现宇宙的膨胀也许实际上是在加速中。这个加速已经被哈勃和其它地基望远镜的观测证实,但加速的原因目前还很难以理解。经由哈勃太空望远镜的观测资料,宇宙的年龄是137亿年。
 
3. 哈勃证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说
 

哈勃望远镜拍到巨型黑洞喷射气体流亮度神秘增强
 
由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞存在于星系核中的学说。在60年代初期,黑洞将在某些星系的核心被发现还只是一种假说,在80年代才鉴定出一些星系核心可能是黑洞候选者的工作,哈勃的工作却使得星系的核心是黑洞成为一种普遍和共同的认知。哈勃的计划在未来将着重于星系核心黑洞质量和星系本质的紧密关联上,哈勃对星系中黑洞的研究将在星系的发展和中心黑洞的关连上产生深刻与长远的影响。
 
4.哈勃帮天文学家了解星系的演化
 

哈勃拍到木星撞击产生的碎片
 
它也被用来研究太阳系外围的天体,包括矮行星冥王星。休梅克-利瓦伊9号彗星在1994年撞击木星对天文学家是一件很意外的事,幸运的事发生在哈勃完成第一次维护修好光学系统之后的几个月。因此,哈勃所获的的影像是自从1979年航海家二号飞掠木星之后最为清晰的影像,并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木星的动力学事件,提供了关键性的学习机会。
 
5. 哈勃帮助科学家了解恒星的生命轮回
 

恒星的一生。图a:猎户星云是恒星诞生的地方。插图显示了一颗被尘埃盘包裹住的年轻恒星,而尘埃盘中则可能正在孕育行星。图b:大麦哲伦云中的蓝色年轻恒星以及形成这些恒星所遗留下的气体。图c:麒麟座V838和它的“光学回声”。图d:一颗垂死的恒星正在通过行星状星云抛射它的外部包层并且在中心留下一颗白矮星。图e:一个包含有许多老年恒星的球状星团,其中最暗弱的是白矮星。
 
“哈勃”对于恒星天文学最重要也是最漂亮的贡献就是它研究了诸如猎户星云之类的恒星形成区。在这些区域,明亮的大质量恒星会电离气体云,使得它们在光谱中具有明亮的发射线。“哈勃”对猎户星云的早期观测发现,其中聚集了许多被浓密气体和尘埃盘包裹的年轻恒星。尽管已经从理论上和甚大天线阵的观测中推测出来了这些盘的存在,但是直到“哈勃”所拍摄的高分辨率照片才第一次直接揭示出了这些盘的结构和物理性质。
 
尽管恒星经常被认为是永恒不变的,但事实上它们是在不断演化的。新一代的恒星形成于气体星云,而老年恒星则通过行星状星云和超新星爆发最终演化成了白矮星、中子星和黑洞。这些恒星形成和演化的过程对于了解宇宙中的许多特征是非常关键的,这其中包括了星系演化、化学元素的散播以及气体的分布。
 
6. 哈勃帮助科学家了解恒星的死亡
 

“猫眼星云”是一颗死亡恒星的动力学特征和最后进化过程的直观记录结果。据估计,这个星云已经有1000岁。一项初步解释指出,这颗恒星可能属于双子星系。
 
哈勃的又一大贡献是观测并让天文学家了解恒星的死亡。在恒星中的氢耗尽之后,会形成致密的残骸,如白矮星、中子星或者黑洞,哈勃通过观测发现即使是中子星这样看上去更为对称的天体也诞生自恒星非对称的死亡。
 
此外“哈勃”的观测还在超新星爆发和神秘的γ射线暴之间建立起了联系。在“哈勃”刚发射的时候,人们还不清楚这些γ射线暴是来自我们的银河系内还是来自银河系之外。随后的卫星观测证实了γ射线暴发生在银河系之外,而“哈勃”对其余辉的观测则把这些暴发锁定在了河外星系中的大质量恒星形成区。由此“哈勃”也令人信服地证明了这些剧烈的爆发和大质量恒星死亡的直接联系。而由这些观测所引发的理论研究则显示这些爆发可以解释在最古老的恒星上所观测到的反常元素丰度。
 
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