哈勃望遠鏡是我們人類目前所擁有的最重要的天文望遠鏡之一。在1990年4月份由美國的「發現者」號太空梭把它送進地球附近的太空區域。哈勃望遠鏡直接從太空中觀察宇宙,不會受到地球大氣層的幹擾,這是它成為著名望遠鏡的最重要原因。它每天24小時連續不斷的工作,由NASA位於馬裡蘭州的太空飛行協會中的4個團隊輪流對它進行操作。科學家們通過哈勃望遠鏡獲取了大量宇宙深處的信息、照片,對我們所置身其中的宇宙有了許多進一步的了解。
通過哈勃望遠鏡,天文學家們解決了許多在過去長久困擾人類的問題。比如哈勃望遠鏡能夠準確測出造父變星的距離,讓天文學家更加精確地測定出哈勃常數的分布範圍,從而準確計算出目前我們宇宙的擴展速率以及年齡。科學家介紹到,在哈勃望遠鏡升空之前,科學界對宇宙展開研究的各方面數據誤差估計值為50%,而哈勃望遠鏡把這個數值降低到了10%。這對於我們人類了解宇宙的真相而言是非常重大的進步。
科學家介紹到,哈勃望遠鏡為我們帶來了如今天文學界許多耳熟能詳的情況,這些情況在以前的年代是普遍遭到懷疑的,而如今卻已經成為天文愛好者和科學家們最津津樂道的事情。比如哈勃獲取的高解析光譜和梯度成像圖,最終證實了「星系中心是巨型黑洞」的天文學預言。要知道,這個理論在上世紀60年代才首次作為假說被提出,之後就遭到了主流天文學界的強烈質疑與牴觸,直到80年代才有部分天文學家認可「部分星系中心存在黑洞」的說法,直到哈勃望遠鏡最終證實了「星系核心黑洞與星系自身在本質上的緊密聯繫」之後,人們才認識到星系與黑洞之間深刻的關係。
而在所有這些信息當中,對於人們最重要的是「可觀測宇宙」概念的形成。科學家介紹到,哈勃望遠鏡目前能觀測到的最遠距離是465億光年。通過對於這個極限位置星系的紅移分析,望遠鏡證實了很久以前就被宇宙大爆炸理論預言的一個可能:由於宇宙直到現在也處於膨脹狀態中,所以距離地球越遠的星系,它們遠離地球而去的速度就越快,當這個速度達到光速的時候,它所對應的距離也就是地球上的望遠鏡能夠觀測的極限距離,而這個距離便是465億光年。也許有朋友會說,相對論已經證實光速是宇宙中最快的速度,怎麼可能有星系的移動速度超越光速呢?其實超越光速的並不是這些星系,而是包括它們和太陽系在內的三維空間本身,由於空間是不具備靜止質量的,它保持了宇宙大爆炸以來的擴張狀態,所以這種「速度」並沒有違反相對論。而由此得到的465億光年半徑的範圍,也就成為了我們人類可以觀測的宇宙極限。
看到這裡,就會有許多人產生一個疑問:既然哈勃望遠鏡連數百億光年之外的情況都能觀測到,我們銀河系僅僅20萬光年的範圍,和數百億光年相比是一個非常近的距離。既然這樣,為什麼不能用哈勃望遠鏡直接觀測銀河系內的其他星球,看看它們是否有外星人居住呢?
科學家介紹到,一個天文望遠鏡能夠觀測到多遠的物體,其實並不僅僅取決於它們之間的距離,更取決於光學系統的極限角分辨值。有些物體雖然離得很近,但是它們的體積太小,在望遠鏡上面成像的時候連一個像素點的位置都佔據不到,這時候望遠鏡的觀測對於這個物體來說就是沒有任何意義的。而距離地球數百億光年外的星系當中,卻有很多能夠在望遠鏡上清晰成像,所以科學家可以知道它們的存在,而用於觀測銀河系內的生物卻是不太可能的。
哈勃望遠鏡的極限角分辨值是多少呢?科學家介紹到,哈勃望遠鏡在550納米波段是最敏感的,在這裡能夠分辨出1.6乘以10的負5次方度的角分辨值,和哈勃望遠鏡相比,人類肉眼的這個極限值僅僅是六十分之一度。從這個對比當中,我們就可以了解到哈勃望遠鏡能夠看到多麼「細膩」的物體了。科學家進一步介紹道,作為一臺天文望遠鏡,哈勃望遠鏡其實並沒有在「精度」上做到極致,而是在天文觀測所需的其他方面下足了功夫。而在「精度」問題上,比如美國軍方使用的KH-11號偵查衛星,都比哈勃望遠鏡先進了大約2代的技術,它瞄準地球的時候能夠對地面進行15cm解析度的掃描,與之相比,哈勃望遠鏡即使火力全開也只能達到26cm的精度,消耗量卻比這顆偵察衛星大得多!這也是為什麼當年謠傳哈勃望遠鏡被用於軍事偵查,被天文愛好者一笑而過的原因。
熱愛科學的朋友,你們認為人類應該通過什麼辦法找到外星生命呢?
(這裡有最硬核的科學探討,每天5分鐘,讓我們一起關注那些遠離日常,卻又重要的事情)