哈勃望遠鏡自1990年發射升空至今共進行過三次深空觀測:第一次是1995年的「哈勃深場」,對大熊座的一小塊天區進行觀測;第二次是1998年的「哈勃南天深場」,對杜鵑座的一小塊天區進行觀測;第三次是2009年至2010年的「哈勃極深場」,對天爐座的一小塊天區進行觀測。

因為宇宙自大爆炸之後是在加速膨脹的,因此對一些遙遠星系的觀測可以幫助我們了解早期宇宙的信息,但是這樣的觀測是地基望遠鏡所不能達到的。在1990年之前,最先進的宇宙學觀測也只能依靠地基觀測,它最遠只可以獲得大爆炸15億年之後宇宙的信息。這一狀況在1990年哈勃發射升空之後得到了改善,1995年哈勃拍攝的「哈勃深場」可以探測到宇宙大爆炸10億年後的信息;2004年的哈勃極深場可以探測到大爆炸後6億年左右的信息;2010年的哈勃紅外極深場可以探測到大爆炸後4億年左右的信息。

在將來,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將代替哈勃在太空服役,它的探測深度可以讓我們了解到宇宙大爆炸後2億年左右的信息。這將揭示宇宙誕生早期的太空容貌,找到距離更遠的初始星系,將我們帶回到更久遠的過去。

圖1. 哈勃深場和哈勃極深場的採樣距離比較

哈勃深場

圖2. 哈勃深場

拍攝時段:1995年12月18日至12月28日

拍攝裝置:哈勃寬視場和行星相機2

拍攝手法:342次單獨曝光組合合成

圖3. 哈勃深場在天空中的位置

哈勃深度場(Hubble Deep Field)是由哈勃太空望遠鏡的一系列觀測構成的大熊座星座中的一個小地區的圖像。 它覆蓋了一個角度大約為2.6弧分的區域,大概是整個天空的二千四百萬分之一,相當於100米距離之外一個網球的角度大小。

哈勃南天深場

圖4. 哈勃南天深場

拍攝時段:1998年9月和10月里的10天

拍攝裝置:哈勃寬視場和行星相機2

拍攝手法:數百張單獨圖像的組合

哈勃深場南追尋哈勃深場的成功腳步利用類似的拍攝手法獲得了南天深空中的早期星系的信息。

哈勃極深場

圖5. 哈勃極深場

拍攝時段:2009年8月26日至2010年9月14日,總計曝光時長87小時

拍攝裝置:廣角相機3號(WFC3,於2009年安裝)

拍攝手法:由兩張獨立的哈勃圖像合成:一張是哈勃高級巡天照相機拍攝的,另一張是近紅外照相機和多目標光譜儀拍攝的。

哈勃極深場可以當之無愧地稱為哈勃拍攝的最值得慶祝、最具天文學意義的圖像。它是對可見光宇宙的最深入的探測,這種探測是地基望遠鏡遠遠達不到的。凝視「哈勃極深場」,就好似在回溯時間,它將我們帶回到了大爆炸後宇宙第一代星系剛剛形成的遙遠過去。

哈勃在過去二十多年的深空探測中取得了巨大的成功,它讓我們直觀地獲得了許多早期宇宙的信息。未來幾年之內,哈勃的繼任者將發射升空,到達地日拉格朗日點代替哈勃進行觀測。新一代的太空望遠鏡將會把我們帶到更遙遠的宇宙深處,使我們直擊宇宙早期的樣貌,讓我們一起拭目以待!


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