哈勃七大科学发现：宇宙的年龄之谜

哈勃太空望远镜算是一个地地道道的90后，因为哈勃于1990年4月24日搭乘美国宇航局的“发现号”航天飞机升空，并于一天后被送入地球轨道，哈勃望远镜的工作带来了许多难以置信的科学突破，而且并将继续带来这些突破。其中最有名的一次可能是在20世纪90年代末，当时天文学家通过研究哈勃观测到的超新星爆炸，发现宇宙的膨胀速度正在加快。这一发现导致了一种被称为暗能量的神秘力量的提出，暗能量显然占了宇宙的70%，这一发现为三位科学家赢得了2011年诺贝尔物理学奖。

    星系的形成与演化

    　　“哈勃”超深场照片，显示的是天炉座的一小部分天区，拍摄于2003年9月24日至2004年1月16日，累计曝光时间11.3天，是迄今人类获得的最深远的宇宙影像。照片中显示的是130多亿年前的宇宙，其中有近10000个星系，年龄在4~8亿年间。

    　　星系是构成茫茫宇宙的基石，它们的形成与演化，是探索宇宙之谜的过程中不可回避的重大问题，也是“哈勃”的首要任务之一。在其他天文台的共同协作之下，“哈勃”已经对天空中的几块小片区域哈勃深场(Hubble Deep Fields)、哈勃超深场(Hubble Ultra Deep Field)和大天文台宇宙起源深空巡天(Great Observatories Origins Deep Survey)进行了长时间的曝光，第一次将最遥远因而也最古老的星系带到了我们眼前。这些超精细的图片揭示出了早期宇宙的细节。当时宇宙的年龄仅有几亿年，大约是现在宇宙年龄的5%。与现在的星系相比，那时的星系尺寸较小，形状更不规则。由此可见，今天的星系是由较小的星系聚集而成，而不是恰好相反，由较大的星系分裂而来，“哈勃”所拍摄的照片成为建立现代星系形成模型的关键。

    　　除了研究遥远的年轻星系以外，“哈勃”还研究了星系形成过程中遗留下来的蛛丝马迹。在“哈勃”的高分辨锐眼下，遥远星系中的单个恒星被分解出来，它们的颜色和亮度包含了其年龄和化学组成的信息，使得天文学家可以推测出星系中的恒星形成历史。天文学家认为，较大的星系，例如银河系和仙女座大星系(Andromeda)，是通过吞并较小的星系成长起来的。2003年5月7日，“哈勃”对仙女座大星系外围的星系晕(星系晕是包裹在主星系盘周围的稀薄的球状结构，由恒星和星团构成)中的恒星的观测表明，其中恒星的年龄千差万别：最古老的有110亿年到135亿年，最年轻的只有60亿年到80亿年。相比之下，年轻的恒星就像是老人院里的小孩，它们一定是从其他地方游荡过来的：可能来源于一些更为年轻的星系(例如后来被吞并的卫星星系)，也可能来自仙女座大星系本身一些比较年轻的区域。而与此相反，我们银河系的恒星晕并没有包含大量相对年轻的恒星。因此，尽管仙女座大星系和银河系外形相似，但哈勃的数据暗示，这两个星系的成长史迥然不同。这一发现大大加深了我们对星系形成的理解。

发现宇宙加速膨胀

　　哈勃”拍摄的三颗遥远超新星爆发前后的图像，从左至右分别为SN 1997ck、SN 1997ce、SN 1997cj，其距离都在几十亿光年之外。这类超新星透露出了宇宙膨胀的信息。

　　1998年1月8日，美国哈佛-施密松天体物理中心Peter Garnavich博士领衔的研究小组利用“哈勃”观测到的遥远超新星数据，公布了一项惊人发现：我们的宇宙正在加速膨胀!不久后另一个研究组也独立地作出了这一发现，在当时的天文界引起了轰动。人们过去总是假设，宇宙的膨胀必定是减速的，因为星系会通过引力彼此吸引，这应该会阻碍它们的分离，而且从理论上看，自从宇宙大爆炸之后经历过短暂的“暴胀”(宇宙空间在极短时间内急剧增大)期后，宇宙膨胀就必定会减速，但为什么现在它又开始加速膨胀了呢?“哈勃”的这一发现，使宇宙中最神秘的成分暗能量浮出了水面，原来正是它在驱使宇宙膨胀加速。2004年，“哈勃”又发现了16颗遥远的超新星，它们爆发的时间横跨过宇宙膨胀从减速到加速的转折点，我们因而得知转折点大约在50亿年前。天文学家将哈勃、地基望远镜和微波背景辐射的观测数据结合在一起，发现暗能量占据了宇宙总能量密度的大约3/4。

免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。