哈勃30年：黑暗里有什么？“用力看”就能发现新世界

不经意间，人类已在哈勃太空望远镜的陪伴下走过了30个春秋。在哈勃太空望远镜拍摄的照片中，有许多美轮美奂的“艺术杰作”，也有一些象征着人类前进步伐的里程碑。哈勃太空望远镜为我们打开了一扇全新的宇宙之窗，它的一些照片刷新了人类的宇宙观，具有重要的意义。哈勃深空系列就是其中之一。

这一小片天空只占宇宙体量的一亿分之一，但包含了将近1000个人类从未见过的星系。它只是原始哈勃深空照片中的一小部分，却是人类在认识宇宙过程中迈出的重要一步。R. Williams (STSCI) / 哈勃深空小组 / NASA / ESA

哈勃的太空之旅并不是一帆风顺的。起初，与反射镜有关的一个安装错误导致其只能拍摄模糊的照片。1993年底，宇航员冒险进行太空行走，为其加装了纠错设备，哈勃的视力才恢复正常。与此同时，人们还对它的广域行星相机进行了升级。

修复和升级完成后的第二年，哈勃便接受了一项极具挑战性的任务：竭尽全力地拍摄那些看上去漆黑一团的深空，看看那里有什么。哈勃太空望远镜名称的由来，是为了纪念伟大的天文学家埃德文·哈勃。因此观测河外星系，在某种程度上也是为了缅怀这位河外天文学的奠基人和星系天文学之父。

哈勃瞄准天空中一块看似空无一物——没有光，没有恒星，也没有星系的全黑区域进行了长时间的曝光。在多个波段上曝光了十几天后，一个人们全新的宇宙慢慢地显现了出来。

在这片看似什么都没有的狭小天空中，居然存在着成千上万遥远而昏暗的星系。从来没有人见过这些星系。不仅有星系，在这些遥远的宇宙中，还存在着许多庞大的星系团。

人类的视野由此第一次向可观测宇宙的边界拓展。

1990年4月25日，哈勃太空望远镜正在被部署到轨道上。照片由发现号航天飞机上的IMAX货运舱相机（ICBC）拍摄。哈勃太空望远镜已经运行了30年，但在2009年以后就再也没有被维护过。哈勃太空望远镜直径2.4米的反射镜能够在1分钟内收集到一台160毫米望远镜需要3小时45分钟才能收集到的数据。NASA / 史密森研究所 / 洛克希德公司

在这一小块只相当于钥匙孔大小的天空中，哈勃看到了从未有人见过的遥远宇宙。人类的深空观由此起步。NASA / STSCI / A. Feild

哈勃反射镜安装错误被纠正前（左）和纠正后（右）所拍照片之对比。NASA / STSCI

2号广域行星相机（WFPC2）被哈勃使用了许多年。它能够通过48种不同色彩的滤镜进行拍摄，涵盖了从远紫外到可见光到近红外的多个波段。NASA

拍摄深空是一件很困难的事。我们无法区别来自天空的单个光子是噪点、宇宙射线还是设备噪音。但是如果我们收集的信号足够多，提升信噪比，就能识别出哪些是真实存在的目标，比如遥远的星系；哪些是随机产生的无效噪音。R. Williams (STSCI) / 哈勃深空场小组 / NASA / ESA

目标区域是经过精心挑选的。它远离黄道面，远离银河光带，前景恒星数量极少且十分昏暗，还要保证那里没有任何已知的河外星系。NASA / 数字化巡天 / STSCI

最初的哈勃深空场（Hubble Deep Field）照片是由许多张看似空无一物的照片堆叠起来的。而在经过这样的处理之后，人们发现黑暗中出现了成千上万个从来没有见过的星系。通过这种方式，人类第一次看到了这些极端遥远宇宙的模样。在我们印象中，这些照片如同拍摄于昨天，但事实上，它们已经有25年的历史。R. Williams (STSCI) / 哈勃深空场小组 / NASA

一小片哈勃深空场（Hubble Deep Field）影像就展现了数以百千计的星系。它表明我们的可观测宇宙中至少存在着数千亿个星系。而根据最新的数据分析，可观测宇宙星系总量可能接近2万亿。R. Williams (STSCI) / 哈勃深空场小组 / NASA

在最初的哈勃深空场（Hubble Deep Field）照片拍摄后不到一年时，同一个科研小组选择了另外一片南半球的天空，拍摄了第二批深空场照片（HDF-S）。R. Williams (STSCI) / HDF-S小组 / NASA / ESA

在星系合并和演化进程推动下，距离我们越近，宇宙中的星系数量就越少。通过观测来自遥远宇宙的光，人们发现了许多神奇的现象。NASA / ESA

这张照片展现了遥远的巨型星系团Abell S1063，它是“哈勃前沿场（Hubble Frontier Fields）”项目研究的6个星系团之一。NASA / ESA / M. Montes（新南威尔士大学）

这是哈勃深空紫外遗产巡天（Hubble Deep UV Legacy Survey）项目GOODS-北天场（GOODS-North field）的一部分。拍摄面积加起来相当于2014年哈勃紫外超深空场（Hubble Ultraviolet Ultra Deep Field）照片的14倍。NASA / ESA / P. Oesch（日内瓦大学）/ M. Montes（新南威尔士大学）

哈勃极度深空场（ Hubble eXtreme Deep Field）照片拍摄了天空的3200万分之一，发现了5500个星系。而这些星系还只占这片天区星系总量的10%，其余90%由于过于昏暗过于遥远而难以被拍到。HUDF09和HXDF12科研小组 / E. Siegel

人类曾用20年的时间实现了创造一个太空望远镜的梦想。如今，30年过去了，哈勃太空望远镜成为了人类历史上创造的最复杂的机器之一。

在过去的30年中，哈勃太空望远镜已经完成了超过130万次观测任务，并为15,000多篇科学论文提供了研究基础。

这项发明以难以想像的方式为人类打开了宇宙之窗。为纪念哈勃太空望远镜升空30周年，BBC出品的纪录片《哈勃太空望远镜30年》通过与每天使用哈勃太空望远镜的科学家和天文学家以及完成修理和更新任务的宇航员见面，讲述哈勃太空望远镜的故事。

这部纪录片已于4 月 24 日 在今日头条、西瓜视频独家上线。