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哈勃七大科学发现:宇宙的年龄之谜

 更新时间:2020-07-09 13:40

  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。

哈勃七大科学发现:宇宙的年龄之谜

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。

哈勃七大科学发现:宇宙的年龄之谜

  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。

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