30周年 30照片 一 哈勃太空望远镜30Years30ImagesHubbleSpaceTelescope
本文核心词：宇宙,木星,天文,黑洞,星系,土星,星云,哈勃太空望远镜,星团,哈勃30周年
哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，缩写：HST）是以美国天文学家爱德温·哈勃的名字命名的，于1990年4月24日在美国肯尼迪航天中心由“发现号”航天飞机发射升空，其主要任务是：探测宇宙深空，解开宇宙起源之谜，了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程。30年来，哈勃太空望远镜为人类对宇宙的研究提供了举世瞩目的帮助。
首先，让我们通过几张照片回顾一下哈勃太空望远镜的发射、部署全过程。
Ⅰ：哈勃太空望远镜搭乘“发现号”航天飞机发射升空
Ⅱ：哈勃望远镜从航天飞机中释放出舱
Ⅲ：太阳能电池板准备展开
Ⅳ：太阳能电池板部署完成
Ⅴ：航天飞机的机械臂释放哈勃望远镜
Ⅵ：哈勃望远镜在南美洲上空自由翱翔
接下来，正文开始，让我们一同欣赏哈勃太空望远镜给全人类带来的视觉盛宴！
Jupiter (1991)：木星
Jupiter (1991)
这是哈勃太空望远镜用广角行星相机拍摄的巨行星木星的第一张真实彩色照片。照片的所有特征都是木星大气中的云层，其中包含冷冻的小晶体氨和由碳、硫、磷组成的彩色化合物的痕迹。云层的温度极低，大约为零下280华氏度（零下137.78摄氏度）。
在照片的右下方，是木星著名的大红斑（Great Red Spot），它是一个具有百年历史的飓风状构造，其大小足以覆盖整个地球。这里所看到的木星大红斑，在木星南赤道带的边缘产生了一个不寻常的帐篷形结构，也就是大红斑上方（北侧）的暗带。在大红斑的左下方，有一个白色椭圆形，它是1940年左右形成的几个椭圆形中的一个。
这张照片所展示的细节远远超过地面上的望远镜，因此可以与1973-1974年间NASA的先驱者10号、先驱者11号太空探测器，1979年旅行者1号和旅行者2号与木星相遇时所获得的影像相媲美。
The Hub of Galaxy NGC 4261 (1992)：星系NGC 4261的核心
The Hub of Galaxy NGC 4261 (1992)
在星系NGC 4261的核心，由寒冷的气体尘埃形成的巨型圆盘正在孕育一个黑洞。该圆盘的跨度估计为300光年，其倾斜角度（约60度）足以使天文学家看清楚其带有黑洞的明亮核心。黑暗、多尘埃的圆盘代表着寒冷的外部区域，该区域向内延伸到距黑洞几亿英里的超热吸积盘，该圆盘将物质送入黑洞，那里的引力将物质压缩并加热。黑洞附近散发的一些热气形成了无线电射流，该射流垂直于圆盘，就像轮轴一样。
Cygnus Loop (1993)：天鹅座环
Cygnus Loop (1993)
这是天鹅座环超新星残骸的一小部分图像，它显示了大约15000年前发生的一次巨大的恒星爆炸所产生的冲击波的气泡状边缘。这张哈勃图像以前所未有的清晰度显示了天鹅座环中冲击波背后的结构，使天文学家可以将其实际结构与理论模型计算的结构进行对比。超新星爆炸的冲击波猛烈撞击稀薄的星际气体云，这种碰撞会加热并压缩气体，使其发光。
Core of Galaxy M100 (1994)：星系M100的核心
Core of Galaxy M100 (1994)
这张漩涡星系Messier 100（梅西耶星系100）核心的图像是哈勃太空望远镜在经历了首次维修后拍摄的，表明哈勃望远镜的视野得到了显著的改善。
哈勃望远镜刚发射时，其镜面有轻微的缺陷，导致其视线模糊。执行第一次维修任务的宇航员为它安装了光学校正器件以弥补缺陷，同时也安装了一台新仪器——广角行星相机2，对其内置缺陷进行了校正，此图像正是使用该新仪器拍摄的。
M100是处女座星系团中最亮的成员之一，该漩涡星系有两个突出的明亮恒星臂和几个比较微弱的恒星臂。
Eagle Nebula Pillars (1995)：鹰眼星云支柱（创生之柱）
Eagle Nebula Pillars (1995)
这是哈勃太空望远镜最著名的影像之一，这些位于鹰状星云（M16）中的塔状气体和尘埃被称为“创生之柱”。
这些支柱在某种程度上类似于沙漠中的小山，在那里，玄武岩和其他致密的岩石保护该地区免受侵蚀，而周围的景象则已被破坏了数千年。在这种天体情况下，面对密集的新生恒星（位于图片顶部边缘）发出的紫外线，稠密的氢分子气体云和尘埃云的存活时间比其周围物质更长，该过程被称为“光蒸发”。这种紫外线还照亮了支柱的曲折表面以及从支柱表面沸腾而出的幽灵般的气流，这种引人注目的视觉效果突出了云的三维本质。左侧最高的支柱从其底部到顶端大约有4光年。
当支柱本身被紫外线慢慢侵蚀掉时，隐藏在支柱中的更加致密的小气体球就会显露出来，而在一些小气体球的内部正在形成胚胎恒星。
Galaxy Cluster 0024+1654 Gravitational Lens (1996)：星团0024+1654的“引力透镜”
Galaxy Cluster 0024+1654 Gravitational Lens (1996)
这张哈勃太空望远镜的图像于1996年发布，以纪念哈勃望远镜6周年。这张图像显示了几个蓝色的环状物体，实际上，这些环状物体只是同一星系的多个影像，它们是被照片中心附近的黄色椭圆形螺旋星系团（0024 + 1654）的“引力透镜”所复制而成。“引力透镜”现象是由星团的巨大引力场造成的，该引力场使光线弯曲，从而使更远处物体的图像被放大、变亮和扭曲。
来自遥远星系的光线在穿过星团时会弯曲，在这张照片中，该星系的光被分成五个单独的图像。光线还使该星系的图像从正常的螺旋状扭曲成更加圆弧状的物体。天文学家确信这些蓝色物体就是同一星系的副本，因为它们的形状很相似。
尽管“引力透镜”是众所周知的，但是哈勃望远镜的高分辨率揭示了天文学家以前从未见过的这个蓝色星系的结构。
M2-9 Twin Jet Nebula (1997)：双子星云M2-9
M2-9 Twin Jet Nebula (1997)
M2-9是“蝴蝶”或双极行星状星云的典型例子，它还有另一个更加显眼的名称是“双子星云”。如果沿着恒星把星云切开，那么它的每一侧看起来都非常像喷气式发动机所排出的气体。确实，基于星云的形状和所测量的气体速度（每秒超过200英里）来看，天文学家认为将其描述为超超音速喷气机的排气是非常恰当的。地面研究表明，星云的大小随时间增加，这表明在1200年前发生了恒星爆炸。
M2-9中的中心恒星被认为是两个非常接近的恒星，它们以危险的近距离相互绕行，其中一颗恒星甚至有可能被另一颗恒星吞没了。天文学家猜测一颗恒星的引力会从另一颗恒星的表面吸取弱束缚的气体，并将其抛射成一个薄而致密的圆盘，该圆盘围绕着两个恒星并延伸到太空中。
实际上，在使用哈勃太空望远镜获得的较短曝光图像中可以看到该圆盘，它的直径约为冥王星绕日轨道直径的10倍。用于设计喷气式发动机的模型（流体力学）表明，这样的圆盘可以成功地说明M2-9类似喷气机排气的外观。来自其中一颗恒星的高速风冲入周围的圆盘，该圆盘用作喷嘴，风在垂直方向上偏转并形成我们在图像中看到的一对喷射流，这与喷气式发动机中的过程大致相同：燃烧和膨胀的气体通过喷嘴在发动机壁发生偏转，从而形成长而平行的高速热空气射流。
Infrared Saturn (1998)：红外光下的土星
Infrared Saturn (1998)
土星包裹着鲜艳的色彩，以庆祝哈勃在轨运行8周年。实际上，这张1998年1月4日拍摄的“假”彩色图像显示了行星反射的红外光，红外视图提供了有关土星大气层中云层和阴霾的详细信息。
蓝色表示向下到主云层具有清晰的大气，蓝色的不同阴影表示云颗粒（云颗粒被认为是氨冰晶）在大小或化学组成上的变化。土星环上方的北半球大部分区域都相对比较清晰，而底部南极周围的暗区表示主云层中有一个大洞。
绿色和黄色表示主云层上方有阴霾，颜色为绿色时，阴霾较薄；颜色为黄色时，阴霾较厚。南半球的大部分地区（土星的下部）都非常朦胧。由于土星上东西方向的风，这些云层与纬线相对齐。
红色和橙色表示云层向上延伸到大气中，红云甚至比橙云更高。土星赤道附近两次风暴最密集区域显示为白色，而在地球上的热带地区，也发现了最高云层的风暴。左侧较小的风暴大约与地球一样大，而在1990年和1994年的土星上也有更大风暴的记录。
由大块冰组成的土星环，与在可见光下拍摄的冰一样白。然而，在红外光中，吸水性引起各种各样的颜色，最明显的是最内圈的棕色。土星环将其影子投向了土星，在阴影中可见的亮线是穿过卡西尼环缝（Cassini Division：两个亮环之间的区域）的光线，最佳的观测点是土星环上方的左侧区域。对土星环阴影的精确调查还表明，阳光也穿过了恩格缝（Encke Gap），它是非常靠近土星环系统外边缘的细小部分。
还可以看到土星的两颗卫星，包括左下方的土卫四（Dione）和右上方的土卫三（Tethys），而且土卫三（Tethys）即将结束它穿越土星盘面的过程。它们显示出不同的颜色，黄色和绿色，表明它们地表的冰所处的状况不同。
Jupiter and Its Moon Io (1999)：木星和木卫一
Jupiter and Its Moon Io (1999)
在动荡的木卫一（Io）上寻找火山羽流时，哈勃太空望远镜捕捉到了这张木卫一穿过木星并将其阴影投射到下方的图像，这是为纪念哈勃望远镜发射9周年而发布的行星二重奏的三张令人惊叹的图像中的一个。
木卫一和木星上可见的最小细节长达93英里（150公里），这相当于美国康涅狄格州的大小。 木卫一上的亮块是二氧化硫霜的区域。在木星上，白色和棕色区域区别出高海拔的阴霾和云层，蓝色区域表示了高海拔地区相对清晰的天空。
这些图像是在两个波长下拍摄的：3400埃（紫外线）和4100埃（紫），这些颜色与人眼所看到的颜色并不完全一致，因为紫外线是人眼看不到的。
NGC 6751 (2000)：星系NGC 6751
NGC 6751 (2000)
哈勃太空望远镜捕获了这张异乎寻常的行星状星云NGC 6751的图像，该星云像巨大的眼睛一样在天鹰座中发光，它是数千年前从其中心的热恒星喷出的气体云。
行星状星云是以其圆形形状命名的（与行星无关），这就像是在小型望远镜中所看到的那种形状。当质量类似于我们的太阳一样的恒星接近其生命尽头时，就会向外抛出这样的气体壳。恒星外层的损失使得炽热的恒星核暴露出来，随后，恒星核的强紫外线辐射使喷射出的气体像行星状星云一样发出荧光。我们的太阳预计将在距今约60亿年后创造出行星状星云。
该星云显示出几个非凡的特征。蓝色区域表示最热的发光气体，该气体在中央恒星残留物周围形成一个大致的圆环。橙色和红色区域表示较冷的气体，冷气主要位于远离恒星中心的长形飘带中，也位于星云外缘的一个看起来破裂的环周围。这些较冷的云团在星云中的起源问题仍然没有得到解答，但这些飘带的存在清楚地证明了它们的形状受到了中心热恒星的辐射和恒星风的影响。据估计，该恒星的表面温度高达140000摄氏度（250000华氏度）。
Horsehead Nebula (2001)：马头星云
Horsehead Nebula (2001)
马头星云就像巨大的海马一样从尘埃和气体海洋中升起，它是天空中被拍摄最多的物体之一。哈勃太空望远镜近距离地观察了这个天体，揭示了其云层的复杂结构。
马头星云，也被称为Barnard 33，是一团寒冷的气体尘埃云，明亮的IC 434星云使它的轮廓得以显现。左上角的明亮区域是一颗仍嵌在其气体尘埃中的年轻恒星，这颗炽热恒星发出的辐射正在侵蚀着这个孕育恒星的温床，此外，位于哈勃视野之外的一颗巨大恒星发出的辐射也正在侵蚀着该星云的顶部。
出于偶然，该星云大致类似于马头形状，它的不寻常形状最早是在19世纪后期的照相机底片上被发现的。马头星云位于猎户星座，它与鹰状星云著名的气体尘埃支柱可以算得上表亲，这些塔状星云就像是年轻恒星的蚕茧。
2000年，5000多名互联网选民（包括学生、教师、专业的和业余的天文学家）共同参与选取哈勃太空望远镜11周年纪念的天文目标，显然，马头星云成了最后的大赢家。
Cone Nebula (2002)：锥状星云
Cone Nebula (2002)
这个可怕的物体就像是一只从深红色的海水中抬起头的野兽，但它实际上是无毒的气体灰尘柱，被称为锥状星云（或者NGC 2264），它位于一片动荡的恒星形成区域。
整个锥状星云的跨度是7光年，这张照片显示了其上方的2.5光年（相当于地月距离的2300万倍）的部分。
数百万年来，来自炽热的年轻恒星（位于图像上方）的辐射逐渐侵蚀着该星云，紫外线加热了暗云的边缘，将气体释放到周围空间中相对空无的区域。在那里，额外的紫外线使氢气发光，从而产生了柱子周围的红色光晕（来自周围恒星的蓝白色光被灰尘反射）。透过正在蒸发的气体卷须物，我们可以窥见背景恒星的身影，而在这片动荡的区域底部，布满了被尘埃染红的恒星。
随着时间的流逝，锥状星云中只有最致密的区域能够存留，而这些区域的内部可能会形成恒星和行星。
Omega Nebula (2003)：欧米茄星云
Omega Nebula (2003)
这张照片的发布是为了纪念哈勃望远镜发射13周年。该图像类似于汹涌的海浪，而它实际上展现了一个充满着炽热的氢气和少量其他元素（例如氧、硫）的泡沫海洋。
哈勃太空望远镜拍摄的这张照片显示的是M17星云（也被称为欧米茄星云、天鹅星云）内的一片小区域。该星云是恒星诞生的温床，其中波浪状的气体被来自照片外左上方的年轻大质量恒星的大量紫外线辐射所雕刻并照亮。
紫外线辐射正在雕刻并加热冷氢气云的表面，照片中被加热的星云表面发出橙光和红光。强烈的热量和压力导致一些物质从星云表面流出，形成了更热的绿色气体（看上去就像是发光的面纱），这些气体掩盖了背景的结构。
Blue Stars Ring Nucleus of Galaxy AM 0644-741 (2004)：蓝色环形星系AM 0644-741
Blue Stars Ring Nucleus of Galaxy AM 0644-741 (2004)
这张照片的发行是为了纪念哈勃望远镜发射14周年。
环形星系的产生是由一次碰撞直接引起的，其中一个星系直接穿过了另一个星系盘。这里所看到的是AM 0644-741星系，它的直径有15万光年，比我们的银河系要大得多，它位于南方飞鱼座方向大约3亿光年远的地方。它突出的“戒指”形状是天上的邻居“肇事逃逸”的结果，而我们在AM 0644-741左侧看到的那个旋涡星系并不是“罪魁祸首”，因为它实际上是一个背景星系，它根本不与环形星系发生相互作用。天文学家已经确定了真正的肇事者，但它不在该图像的视野范围之内。
这种碰撞产生的引力冲击极大地改变了被撞星系盘中恒星和气体的运行轨道，导致它们向外冲去。当这个星环向外延伸到周围空间时，气体云会发生相互碰撞并受到压缩，然后气体云会在其自身引力作用下坍缩形成大量的新生恒星。
为什么星环的颜色是蓝色的呢？因为那里正在连续不断地形成年轻而炽热的大质量恒星，而这些新生恒星正是蓝色的。沿着星环我们还可以看到很多粉红色的区域，它们实际上是稀薄的发光氢气云，受到了新生大质量恒星发出的强烈紫外线的照射而发出荧光。
Whirlpool Galaxy (2005)：涡状星系
Whirlpool Galaxy (2005)
Messier 51星系 (梅西耶51星系，也被命名为NGC 5194)，因其突出的漩涡结构而被昵称为涡状星系，它的两条弯曲的旋臂是漩涡星系宏伟结构的标志，那里孕育着年轻的恒星，而其黄色的核心则是年长恒星的家园。
许多漩涡星系拥有众多形状不规则的旋臂，那里是恒星制造工厂，它们压缩氢气并创造新的恒星簇。
一些天文学家认为，涡状星系的旋臂之所以如此突出，是因为受到了NGC 5195星系（涡状星系一根旋臂最外端的较小淡黄色星系）近距离接触的影响。乍一看，这个紧凑的小星系似乎正在拖曳着涡状星系的旋臂，但哈勃望远镜清晰的视线表明NGC 5195正从涡状星系的后方驶过，而且该过程已经长达数亿年。
撰稿：@汤勇Terry
校对：@汤勇Terry
参考资料：
图片版权归属：NASA Hubble Space Telescope