宇宙深邃而辽远,激发了人们无限的 探索欲。好奇 是人类技术发展的重要推动力,在刘慈欣的小说《朝闻道》中有这么一句话:“当生命意识到宇宙奥秘的存在时,距它最终解开这个奥秘只有一步之遥了。”
宇宙的美丽和神秘一直吸引着人们的目光
到目前,人们对它的了解和它的广阔范围相比
依然只占很小的一部分
(图:猎户座星云,shutterstock)▼

1609年,意大利科学家伽利略发明了天文望远镜。在几百年的时间里, 天文望远镜 不断地被改进,精度更高的同时,看得也更远。
地球上方轨道上的哈勃太空望远镜(图:壹图网)▼

上世纪末,美国航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)合作的 哈勃太空望远镜 成功发射。这座位于太空中的望远镜,彻底摆脱了地球大气的干扰,让我们得以一窥宇宙的真面目,从而解开宇宙的奥秘。
我们的太阳系
太阳系 是人类最早认识和了解的星系,早期的人类甚至能用肉眼观测太阳系行星的运动轨迹,并以此来判断地球不是宇宙的中心。
由四幅火星半球影像组合而成的火星全球图
哈勃望远镜在火星最靠近地球时拍摄了该影像
(横屏,图:《哈勃岁月》)▼

如今我们的探测器已经能登上火星,但是在太阳系内部,99%的地方人类还不能涉足,也仍然有许多未解之谜等着我们去探索。
用近红外线相机和多目标分光仪拍摄的土星影像
它显示了土星反射的红外光
(图:《哈勃岁月》)▼

迄今为止,哈勃望远镜拍出的太阳系行星和卫星的高分辨率影像,只有实际探访过的探测器所拍摄的才能超越。而哈勃的优势在于:1.人类尚无法探测太阳系所有行星;2.哈勃望远镜可以进行 定期和长期的观测, 这是飞越星球的探测器做不到的。
天王星与它的卫星天卫一(图中右侧白点)
它在通过天王星前方时留下了黑色投影
这种现象被称为“凌”
(图:《哈勃岁月》)▼

木星 是太阳系最大的行星,在一定程度上,也可以说是地球的 “保护伞” 。因为庞大木星的存在,许多有可能砸向地球的 小行星 都被木星的引力所吸引,从而改变轨道。
广域照相机拍摄的木星大气影像
它展示了木星大气层中的翻腾云层
看起来似乎将木星表面拉伸成了平面
(横屏,图:《哈勃岁月》)▼

木星和地球非常不同,它甚至没有地表的概念。木星是一颗 气态行星, 其主要成分是氢和氦。在木星上最常见的,就是 风暴和闪电。 2020年哈勃望远镜拍摄了一张木星的图像,上面显示了木星动荡的大气运动,正在肆虐的风暴与正在酝酿中的风暴交相辉映,呈现出绚烂如画卷的景象。
和木星相比,一旁木卫二显得如此“娇小”
一眼看过去甚至可能发现不了它的存在
(图:《哈勃岁月》)▼

这张图像上面还囊括了木卫二——一颗木星的卫星。 木卫二 是太阳系中,最能吸引科学家关注的卫星。因为,它是除了地球之外 最有可能孕育生命 的天体。
木卫二的表面被一层冰层覆盖,而冰层下面则很可能是一片海洋。地球上最早的生命就是在海洋当中出现的,所以对于木卫二的研究意义重大。
木卫二表面喷出疑似烟云状物质
(图:《哈勃岁月》)▼

在地球的南北极附近,美丽的极光总让人心生向往、趋之若鹜。事实上不止地球有 极光 现象,2018年初哈勃望远镜拍摄的土星极光,就为我们揭开了气态行星的极光之谜。与地球的极光不同,土星极光主要发出 紫外线。 因为地球大气的缘故,紫外线在地表无法观测。哈勃太空望远镜的这张图片,就成为了全世界独一份的土星极光影像。
土星极光发出的紫外线会被地球大气阻隔
要研究它只能依靠大气层外的哈勃望远镜
(横屏,图:《哈勃岁月》)▼

木星和土星上的极光,已经得到了许多的研究。但是在离我们更远的行星,如天王星上,是否有极光现象呢?
科学家利用哈勃望远镜上的空间望远镜成像光谱仪
对天王星上的极光进行了观测
(图:《哈勃岁月》)▼

答案是肯定的,2011年哈勃太空望远镜就开始展开对天王星极光的研究。天王星极光的秘密,终于被人们所了解。
哈勃望远镜比一般的天文望远镜具有更高价值的原因之一,是其在 深空探索 领域的不可替代性。在太阳系之外,银河系当中有几千亿个像太阳系这样的恒星系,借助哈勃天文望远镜,人类与银河系其他天体的距离被拉得更近了。
天文学家们一直在探索恒星的形成过程
不过目前仍然有许多我们不了解的问题
比如对于如NGC2841这样的絮状螺旋星系来说,
驱动恒星形成的因素尤其不清楚
(图:《哈勃岁月》)▼

和天空中的飞鸟一样,星系往往也三五成群。较大的叫做 主星系, 较小的叫做 伴星系。 银河系有2个伴星系:大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。
在哈勃望远镜拍摄的球状星团NGC1805当中,我们能发现 数千颗恒星 紧密地贴在一起运行。恒星和恒星之间的距离,仅相当于太阳离南门二比邻星之间距离的千分之一到百分之一左右。
大麦哲伦星系边缘的NGC1805星团
星团中的恒星紧密围绕彼此而运行
(图:《哈勃岁月》)▼

开个脑洞,在这个球状星团,如果外星人想要进行行星间的星际旅行的话,比我们要容易得多。但可惜的是,科学家推测由于该星团恒星 过于稠密 ,不太可能有行星系统的出现。
在银河系当中, M22 是最好观测的球状星团之一。在这个球状星团里,恒星系星罗棋布。早在 公元1665年, 天文学家亚伯拉罕·伊莱就发现了它,这是因为它距离我们只有大约1万光年。
M22是银河系中150多个球状星团之一
(图:《哈勃岁月》)▼

光年,是天文学当中最常见的长度单位,指的是光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离。一些距离我们过于遥远的天体,我们观测到的仅仅是它几十万甚至几亿年前的 影子。 甚至于我们观察到的恒星,它很有可能已经死了。
恒星也会死亡吗?答案是肯定的。恒星在演化到末期的时候,会发生 剧烈爆炸, 这个过程被称为 超新星爆发。
这张影像显示了面纱星云的一小部分
它是约5000年前一颗超新星爆炸后的残骸
其中包含了细丝状和弥漫状的云气
(横屏,图:《哈勃岁月》)▼

恒星死亡的过程,尤其令人着迷。在银河系当中,距离我们3000光年的 蛋星云 就在经历死去的命运。由哈勃望远镜上的第二代广域和行星照相机拍摄的红光影像,观测到了这一过程。发现在恒星濒死的过程当中,不断有 恒星物质 被抛出。
这幅图像展示了类太阳的恒星
在死亡过程中如何抛出恒星物质
(图:《哈勃岁月》)▼
在恒星耗尽了它核心当中的核反应燃料之后,它就会 坍缩 成高密度的炙热白矮星。在这个过程中,恒星抛出的外壳物质,会形成行星状星云。这时恒星的表面热核反应仍然会喷射物质,这些物质冲积和撞击着外围的云气,形成丝状的不规则星云。
Abell78是所谓的重生恒星
虽然核心已经停止燃烧氢和氦
但是表面的热核反应依然会喷射物质
(图:《哈勃岁月》)▼

行星状星云的外观看起来十分绚丽,被星云笼罩着的恒星闪闪发亮,仿佛带着波纹的透明贝壳当中,包裹着一颗璀璨夺目的珍珠。距离我们5000光年的行星状星云NGC1501就是这样一个炫彩夺目的星云,而它的另一个名字则更昭示着这个特点—— 牡蛎星云 (Oyster Nebula)。
NGC1501(牡蛎星云)里充满了不均匀的泡泡
中央的恒星闪闪发亮,好似藏在贝壳里的珍珠
(图:《哈勃岁月》)▼

有恒星死亡,就会有恒星经历新生。我们的太阳和美丽家园地球,就是由数十亿年前银河系中爆炸的超新星残骸形成的。
这是一颗大质量恒星死亡后的残骸
它会被回收,然后演化成新一代的恒星
(图:《哈勃岁月》)▼

这个丝状星云,就是一颗大质量恒星死亡后的残骸。这些丝状物质最终会被“回收”,演化成一颗新的恒星,形成新的恒星系,也说不定会有新的生命在这个星系上诞生。