哈勃大發現總是叫人嘆為觀止

哈勃30周年系列之一：為啥NASA一定要拍「哈勃雪恥照」？這架太空望遠鏡花掉多少銀子？

哈勃30周年系列之二：哈勃拍到的宇宙極限照什麼樣？

在地球人眼裡，宇宙無疑是浩瀚無垠、無遠弗屆，永遠充滿著神秘與未知。

幸好，我們擁有「宇宙巨眼」」，哈勃太空望遠鏡在這三十年間為人類窺探的宇宙奧妙，絕不僅僅是千萬張宇宙神圖、數百TB探測數據、千萬篇論文所能表述的。

每一次哈勃重大發現，只會更加激發人類的好奇心，探索欲，智慧力……

發現：太陽系內獨一無二的天體

2017年9月21日，通過哈勃太空望遠鏡持續觀測，一組德國天文學家宣布，在太陽系內發現一個獨一無二的奇異天體：由兩顆小行星構成的雙星系統，一邊互相繞行，演藝二人轉，一邊顯現彗星特徵，拖著長長的尾巴，散發著明亮的光暈……

▲這組照片是哈勃在2016年8～9月期間拍攝的。處於最接近太陽時的軌道。這個奇異天體被命名為小行星288P。來自火星與木星之間的小行星帶。

根據觀測數據，288P是由兩顆質量、大小几乎相同的小行星組成，彼此環繞運行，相距大約100公裡。這種雙星系統大約形成在5000年前。

這在小行星帶是極其罕見的。

我們知道，小行星帶是由無法形成正常行星（比如地球）和矮行星（冥王星）的殘留物構成的，構成數量極為驚人：

直徑為2000米多達10億顆

直徑20公裡的也有10萬顆以上

直徑大於200公裡約有100顆

但它們都有一個共性：只在自己的地盤小行星帶裡晃悠，不會亂竄。

所以呢，像288p這種小行星，相互繞行構成雙星系統，大唱二人轉的現象，還是頭一次發現。

▲這是根據哈勃觀測數據，藝術構想出來的288P——這個雙星系統彼此繞行的軌道，標記為藍色橢圓。

更為奇異的是，小行星288P明顯具有彗星特性：拖著長長的尾巴，靠近太陽時，散發著明亮的光暈。

要知道，太陽系裡的彗星故鄉，可是都在遙遠的柯伊伯帶以及奧爾特雲，光行時間也得數個小時。

只有那些飛進火星軌道以內的彗星，在太陽光的強烈照射下，彗星體內凍結的二氧化碳和一氧化碳才會升華，由固態變成氣態，這樣憑藉肉眼／天文望遠鏡，我們才能目睹彗星的風姿。

所以說，來自小行星帶的288P，卻具有彗星長長的尾巴，難道不是灰常奇異的天文現象？！關鍵問題來了，到底是什麼原因呢？

說實話，目前天文學家還沒有給出明確的答案。需要深入跟蹤觀測，才可能找到答案。不過，畢竟這是一次獨一無二的天文大發現，該成果同期發布在全球頂級科學期刊《自然》上。讓我們期待新知新發現吧！

發現：最遙遠最古老最耀眼的天體

作為宇宙巨眼，哈勃既能發現家門口的新奇特，又能捕獲最遙遠的新玩意。

同樣是在2017年，同樣是在《自然》，12月7日刊發美國卡內基科學研究所天文學家的最新研究成果——透過哈勃太空望遠鏡發現了已知最遙遠、最古老一個超級類星體，年齡高達131.3億年。

要知道宇宙年齡也不過138.2億年，也就是說宇宙誕生僅僅6.9億後，這個類星體就有了。換句話說，如果將宇宙年齡比作100歲的話，那麼這個類星體足足有95歲。

所謂類星體，是人類已知最明亮、最遙遠、能量最大的一類天體。

看上去就好像是恆星，其實又不是恆星；觀測光譜好像是星雲，但又不是星雲；發出的無線電波就像星系，但又不是星系……類星體與宇宙微波背景輻射、脈衝星、星際有機分子一起，並稱為1960年代天文學四大發現！

最新發現的這個類星體，天文編號ULAS J1342+0928，距離我們131.3億光年。

對於這類極其遙遠的天體，測定具體位置，一般採用紅移來測量，由於宇宙加速膨脹，使得遙遠天體發出的光波被拉長了，光譜分析時看起來變紅現象。

在發現這個類星體之前，天文學家只發現一個紅移量＞7的類星體，天文編號ULAS J1120+0641，距離我們130.4億光年，比宇宙年輕7.5億年。

相比之下，最新發現的類星體刷了年齡、距離的新紀錄。

①ULAS J1342+0928，距離我們131.3億光年，年齡131.3億年，比宇宙年輕6.9億年。

②ULAS J1120+0641，距離我們130.4億光年，年齡130.4億年，比宇宙年輕7.5億年。

不僅如此，美國天文學家可謂一舉兩得，研究團隊通過計算，得出結論——該類星體中心存在一個超級黑洞，質量大到足足有太陽質量的8億倍！

天文學家認為，在宇宙初期存在這樣一個超重黑洞，為人類已建立的【原生黑洞理論】提供了極其重要的信息。

順便說一下，足足有太陽質量8億倍的黑洞，其實並非是人類發現的最大黑洞。

看看人類已知最大黑洞質量部分排名吧，最大兩個黑洞分別是：

位於獵犬座的TON618，660億倍太陽質量

位於仙王座的S5 0014+81，400億倍太陽質量

看出來了吧，宇宙之大，無奇不有。就算再大，還有比你更大的。

發現：最遙遠的恆星

2018年4月，來自哈勃太空望遠鏡官網、自然雜誌子刊《天文學》、NASA等最新消息：天文學家通過哈勃太空望遠鏡發現——迄今為止已知最遙遠的恆星，距離我們地球93億光年！

要知道，以往天文學界觀測到的遙遠天體，基本都是古老的星系或者星系團，很難辨認出其中的單個恆星。但這次天文大發現改寫了歷史。目前已知最遙遠的星系是GN-z11，133.9億光年。

這顆最遙遠的恆星，位於一個旋渦星系（MACS J1149-2223）當中，根據光譜分析，它的亮度比太陽高100萬倍，屬於藍超巨星。表面溫度是太陽2倍多，11000～14000°C。

除了那些超新星爆發——已死亡的恆星之外，這顆恆星要比天文學家以往觀測到的任何恆星，至少遠100倍。

這顆最遙遠的恆星，有個通俗名字：伊卡洛斯（Icarus）。熟悉希臘神話的都知道，這是一個用蠟製成翅膀，飛近太陽最終融化、墜海的神話人物。

其實，它的正式天文編號為：MACS J1149 + 2223 Lensed Star 1——

MACS J1149 + 2223 是它所在的旋渦星系名稱；Lensed 代表天文學家利用引力透鏡效應發現了它；Star 1 寓意第一顆恆星。

引力透鏡效應（Gravitational Lensing）是目前天文學家觀測遙遠天體甚至是暗物質的最好方法。

簡單來說，就是光線在經過大質量天體時，因為引力效應而彎曲，形成星光偏折的現象，會像凸透鏡那樣，放大更遙遠的天體成像，使得遙遠、昏暗的天體變得清晰。通常情況下，這種透鏡效應可以將遙遠天體放大50倍，

而這次由美國明尼蘇達大學、南卡羅萊納大學、西班牙坎塔布利亞物理研究所（Instituto de Física de Cantabria, Spain）組成的國際天文研究小組，

透過哈勃太空望遠鏡觀測，利用引力透鏡效應，不斷優化和提升透鏡效應，放大2000倍後，發現了這顆最遙遠恆星。

▲這段概念視頻，看起來更壯觀也更直觀。

正如這項研究參與者、明尼蘇達大學天文學家派屈克·凱利所說：「我們能夠看到的恆星，其實在整個可觀測宇宙中比例非常小，但這種自然奇觀讓我們看到了宇宙更大的體積。」

最新出爐的哈勃常數

我們知道，哈勃本人最大貢獻之一就是哈勃常數（即宇宙膨脹速率），而哈勃太空望遠鏡日常探測任務之一，就是測量哈勃常數，這是比之前測量造父變星距離更準確的測量值。

2018年，一組科學家根據最新哈勃常數測量結果顯示：宇宙膨脹速度比原先估算的更快！這意味著什麼？意味著星系間彼此遠離速度比此前計算的更快！

這組科學家是由2011年諾貝爾物理獎得主、也是暗能量發現者之一的亞當·裡斯（Adam G Riess）所領導的宇宙學研究團隊，經過6年分析哈勃太空望遠鏡觀測數據後研究發現的。

在此之前，學術界普遍公認和採用的數值，即宇宙膨脹速率（天文學家用哈勃常數來表示），來自歐洲空間局發射的普朗克探測衛星，2015年測量宇宙微波背景輻射，結果得出：哈勃常數為67.74 ± 0.46公裡/秒·百萬秒差距（67.74 ± 0.46 km/s/Mpc）。

這表示，相距3百萬光年的兩個星體，在以大約每秒67公裡的速度，彼此遠離。這一速度是地球圍繞太陽公轉的兩倍多！

如今，諾獎得主研究團隊最新研究成果顯示，哈勃常數要比這一數值高出9%！具體為：73.45 ± 1.66公裡/秒·百萬秒差距（73.45 ± 1.66 km/s/Mpc）。

還是拿兩個天體為例：距330萬光年的兩個天體，彼此遠離的速度高達每秒73公裡。這一速度比太陽神號探測器（迄今為止最快的人造飛行物）創造的飛行紀錄還要快！

導致這兩組數據差異的原因，到底是什麼？

事實上，並不是哈勃太空望遠鏡比普朗克衛星探測得更精確，原因不在硬體，而按照諾獎得主亞當·裡斯的解釋——

第一：以前採用的哈勃常數是根據普朗克探測衛星，測量宇宙微波背景輻射得到的結果。

也就是說，透過來自宇宙誕生後38萬年的第一束光，經過漫長的138億光年後被人類測得的大爆炸餘波（宇宙背景輻射），由此估算出來的哈勃常數。這好像根據孩子每年長高的速度，來推算長大成人後的身高一樣，並不是很準確。而通過直接觀測遠距離星系之間的距離變化，由此測量宇宙空間的膨脹速率，則更為客觀、準確。

第二：哈勃常數增大，既可能是暗能量的加速膨脹作用，這比愛因斯坦宇宙常數的影響還大！也可能是暗物質與普通物質之間的作用力，比原先估計的還要強！只是目前人類對這兩種暗貨（暗物質、暗能量），知道得太少了。

根據最新觀測數據——2013年普朗克衛星給出的結果：暗能量佔68.3%，暗物質佔26.8%，普通物質只佔4.9%。這就是說，暗能量是暗物質的三倍多，是普通物質的15倍！講真，這兩種暗貨才是整個宇宙的主宰者！

順便說一下，宇宙加速膨脹，儘管是指整個宇宙空間的膨脹，不過別擔心，這一現象只顯現在宇宙大尺度上，比如遙遠星系之間彼此加速遠離，不會也不可能顯現在太陽系或者我們地球上，更別瞎想成——有朝一日會出現「手撕鬼子」的荒誕世界。

至於原因，其實很簡單，人類實在太渺小了。如果把整個宇宙看成一個正在吹脹的氣球，那麼我們所在的地球，就連一個原子都算不上，你我怎麼可能親眼目睹氣球被吹爆呢？

既然人類如此渺小，還有什麼必要仰望星空、探索宇宙呢？

當然必要也必須。除了滿足人類的好奇心，探索欲，擁有智慧力，科學構建理想國以外，還能夠擁有更大的收穫，這就是改寫自己狹窄的世界觀/宇宙觀。

正如著名宇宙學家尼爾·泰森所說——

宇宙視角讓我們變得謙遜、理性、自重。

宇宙視角告訴我們，地球是一顆星塵，但它是一顆珍貴的宇宙星塵，畢竟它是我們目前唯一的家園。

宇宙視角，讓我們在行星、恆星、星雲、星系的宇宙圖景中發現無可比擬的美，也頌揚著塑造它們的物理定律。

宇宙視角源自基礎知識，但又不僅僅是你所知道的知識。

宇宙視角不僅包含了我們與地球上所有生命的遺傳親緣關係，而且也珍視我們與在宇宙中任何尚未發現的生命之間的化學親緣關係，以及我們與宇宙本身的原子親緣關係。

宇宙視角讓我們的眼界能夠超越人類的眼前，讓我們有機會超越現實生活的引力場，去滿足最本源的好奇心。

宇宙視角來自科學的前沿，但不僅僅是科學家獨享的，屬於每一個地球人。