《哈勃的宇宙》摘录——我们来到这美丽人间的奇幻宇宙漂流

“哈勃”拍摄的图像没有国家、政治、意识形态的界限，所以它的视野中没有语言和文化的壁垒。这些图像既宏大又谦逊，触动了老老少少，提醒世人，在这个充满未知的浩瀚宇宙中，我们所生活的世界不过只是一叶方舟。

“哈勃”最重大的发现：1.星系从更小的结构演化而来。哈勃空间望远镜可以分辨出仅有银河系部分大小的结构，因而能够揭示出这些遥远天体的形状，让天文学家有史以来第一次能够区分遥远星系的多样类型，追踪它们的演化。2.星系普遍具有超大质量黑洞。3.存在暗能量。4.确定宇宙膨胀速率。5.采样系外行星大气。6.暗物质确实存在。

天体可以通过三种方式显示出颜色。第一种，物体所反射的白光，如果其中缺失了某些波长的辐射，它就会获得颜色。海王星和天王星的蓝绿色调就是因为它们大气中的甲烷吸收红光所致。火星的红色则是因为氧化铁吸收绿光，木星类似复活节彩蛋的外表则可能源自于其湍动大气中的成分。第二种，在特定能量或波长上发出光辐射也可以使天体具有特殊的颜色。由氢、氧和氮构成的发光气体云从本质上讲就是一盏盏霓虹灯。这些气体只在特定的颜色上发光，因此这些颜色就非常深、非常纯，不会夹杂其他颜色。第三种，恒星的温度不同，也会具有不同的颜色，但由于它辐射的能量会涵盖整个可见光谱，因此看上去很柔和。的确，或许它们看上去会像参宿四一样呈淡红色，或者像天狼星那样呈蓝色，但它们也会发出许多不同颜色的光，形成柔和的色调。因为恒星是会发热的天体，它们相对亮度和颜色的变化与烤面包机中的电热丝十分相似。启动加热后，电热丝的颜色会从暗淡的樱桃红变成黄橙色，再变成黄白色。类似地，恒星的颜色也会有很多种，从高温的蓝色到相对低温的红色。

“哈勃”图像处理过程中，会先去除宇宙线，宇宙线会撞击到CCD探测器上，在芯片上留下亮点和像虫子一样的线条。曝光时间越长，打到CCD上的宇宙线就越多，就像在一场暴风雪中人行道上积聚的雪花。天文观测通常会对同一天体进行多次曝光。去除宇宙线的软件会搜索同一批曝光的图像，把所有没有重复出现在两次曝光中的东西都去掉。多次成像并不会浪费“哈勃”的时间，因为多次曝光可以叠加到一起，增加有效曝光时间。“哈勃”的相机还装备有一个巨大的滤光片组，是为星云中各种发光气体而专门精确调校的，只能让波段非常窄的颜色通过：氢为粉红色，氮为深红色，氧为绿色，硫则为蓝色。

天文台之夜：智利阿塔卡玛沙漠的中心是欧洲南方天文台甚大望远镜的所在地，那里是天文学的天堂：地球上可用来观测宇宙中的最干燥、最晴朗的地方。每天晚上，这四架巨型望远镜都会用于天文学研究，它们还常常会和哈勃空间望远镜联手。在这幅图像中望远镜之上的是群星璀璨的银河，未曾受到城市灯光或者大气尘埃和污染雾霾的破坏。只有“哈勃”具有比它更好的视角。在中央下方，大麦哲伦云仿佛从银河系中掉出来的一片星海，它是银河系的伴星系，在对页有它的放大图像。

【特别感谢寰神带我们去新墨西哥州甚大天文望远镜阵列。即便在达拉斯航班延误取消，新墨西哥的行程经过重排甚至都没落下一丁点。本周连续读了两本书，都有寰神旅行课堂讲过的知识。谢谢寰神！】

疏散星团是一群靠引力短暂维系到一起的年轻恒星，形成于我们银河系盘里稠密的分子云中，大多数疏散星团寿命很短，因为在外部的引力作用下（尤其是巨分子云和其他星团），很容易被瓦解掉。和年龄可达数十亿年的球状星团不同，疏散星团会在1亿年里解体。逃逸出的单颗恒星会各自继续绕银河系中心转动。我们的太阳可能就是这样诞生的。

闵可夫斯基2-9：这是一个“蝴蝶”形（或称双极）行星状星云的典型案例。沿垂直方向把闵可夫斯基2-9一切为二，其中每一半看起来都像一个喷气飞机的引擎。实际上，中央恒星确实是一个双星系统。其中一颗恒星的引力将另一颗恒星表面的气体拉出，形成了一个围绕它们向外延伸的气体盘。这个盘虽然薄，但很致密，大小大约是海王星轨道直径的10倍，可以从“哈勃”的图像中清晰看到。

有的理论家提出，暗物质并非不可见的物质形式，它们的引力或许是从另一个平行宇宙泄漏到我们宇宙中的。因此，暗物质并不存在。虽然引力无处不在，但它在大自然的四种作用力中仍是最弱的。为何如此呢？有一种理论解释认为，这是因为渗透了其他维度。

爱因斯坦十字（Einstein Cross）：“哈勃”拍摄的最早、最离奇的图像之一，便是所谓的“爱因斯坦十字”了。有的天文学家戏称它是外星人对着我们照射的巨大LED探照灯。这幅照片展示了一个极遥远的类星体的4个像，这是由于近距正常星系的引力透镜效应所造成的。这幅图像的中心就是引力透镜。我们所看到的只是这个较近星系的明亮核心。

五星引力透镜（Five-Star Gravitational Lens）：一个类星体在引力透镜的作用下，产生了5个恒星状影像，就像夜空中的飞机编队。这个类星体是一个遥远星系的明亮核心。有一个黑洞吞食着气体和尘埃，产生辐射，驱动着这个类星体。这个类星体所发出的光经过一个大型前景星系团的引力场朝我们飞来。如图所示，光线被扭曲时空的透镜效应所弯曲，形成了5个不同的像。其中4个非常白（星系团核心上方2个，左右各1个），第5个类星体的像伪装成了大型星系团中明亮的黄色核心星系。星系团的引力透镜效应把其他遥远星系的影像扭曲成了弧形。这个星系团（编号SDSS J1004+4112）是已知最遥远的星系团之一，位于70亿光年之外（红移z=0.68）。这是人类首次拍摄到类星体因引力透镜而产生5个像。

多物体分光计（NICMOS）打开了一个未知的世界，为我们构建出极其遥远的年轻星系的形象。这些星系只能在近红外波段看到，因为宇宙的膨胀效应把光拉伸到了更长的波段。WFC3为天文学家带来了比NICMOS更好的图像。它提高了敏感度，把我们的视域又向外推进了一步，能瞥到大爆炸4亿年后形成的原始星系。

“哈勃”发现了许多新现象，其中，STIS拍到了木卫欧罗巴从地下向宇宙喷射水雾的照片。这颗冰质卫星是我们搜寻地外生命的一颗主要目标，它的地下海洋中可能存在生命。这项新发现告诉我们，欧罗巴地下海洋里的物质有可能升上地表，我们未来可以向它发射样本收集机器人，作进一步分析。