“大名鼎鼎”的哈勃空間望遠鏡，今年32歲了。一路沖出大氣層的它，多年來拍攝了一幅幅美妙的宇宙圖景。一起回顧。

圖片來源：NASA官網(wǎng)

哈勃太空望遠鏡（Hubble Space Telescope，縮寫HST）是NASA和歐洲航天局（ESA）的聯(lián)合項目，發(fā)現(xiàn)號航天飛機于1990年4月24日發(fā)射，隨后于4月25日將哈勃望遠鏡送入軌道。

▲哈勃空間望遠鏡（圖片來源：NASA）

這部位于太空中的望遠鏡，徹底擺脫了地球大氣的干擾，讓我們得以一窺宇宙的真面目。幾十年哈勃一直非常忙碌，它注視著星系、彗星、小行星、星云、行星和恒星，對約50000個天體目標進行了超過150萬次成像。

32年來，哈勃經(jīng)歷過多次太空維修，并在一系列技術故障中幸存下來，即便是最新一代的詹姆斯·韋伯望遠鏡已經(jīng)在軌運行，這個老化的天文臺仍然存在，并繼續(xù)運行下去。

接下來，讓我們隨著這些美妙的宇宙圖景，了解這臺望遠鏡的偉大成就。

1991年：木星首張彩色照片

1991年，投入運行不久的哈勃望遠鏡，就給我們帶來了驚喜。利用其攜帶的廣角行星相機（Wide Field Planetary Camera），哈勃望遠鏡拍攝下木星的首張彩色照片。木星大氣中的氨冰等物質構成了帶狀云，而右下角則是木星著名的大紅斑——一個已經(jīng)存在數(shù)個世紀，直徑比地球還大的巨型風暴氣旋。這只是初出茅廬的哈勃小試牛刀，在維修升級后還拍攝了更多高清得多的木星照。

1992年：橢圓星系NGC 4261的中心

這張略顯模糊的圖像，展示了橢圓星系NGC 4261中心的盤狀結構。這個直徑約300光年的圓盤由低溫氣體與塵埃組成，它也是該星系中心黑洞的物質來源。其近60°的傾角使得天文學家能夠清晰辨別其內部結構。超大質量黑洞瘋狂吸積周圍物質，產生強烈爆發(fā)，形成射電噴流。

1993年：天鵝圈

天鵝圈（Cygnus Loop，又名電波源W78），是位于天鵝座的一處巨大超新星殘骸。這張圖片是天鵝圈的一小部分，以前所未有的清晰度，展示了大約1.5萬年前一顆巨大的恒星爆炸產生的沖擊波的邊緣。

1994年：漩渦星系梅西耶100的中心

哈勃空間望遠鏡發(fā)射升空時，由于鏡面存在微小的缺陷，其拍攝的照片略顯模糊。1993年12月，NASA對哈勃望遠鏡進行了首次維修，NASA宇航員修正了鏡面缺陷、將廣角行星相機升級為第二代，此外還更新了計算機、太陽能板、陀螺儀等設備。這張室女座星系團中最明亮的星系的旋臂結構照片，就是哈勃望遠鏡升級后不久拍攝的。

1995年：創(chuàng)生之柱

很多讀者一定對這張照片不會陌生。這張哈勃望遠鏡最著名的作品之一，由32張照片拼接而成，展示了名為鷹星云（M16）的疏散星云中，氣體和塵埃構成的柱狀結構。其中最高的“柱”足足有4光年長。創(chuàng)生之柱誕生于光致蒸發(fā)過程：來自新生恒星的紫外線造成星云中的氣體逃逸，而尚未“蒸發(fā)”的氣體與塵埃就構成了這種美麗的圖像。

1996年：星系團0024+1654的引力透鏡

雖然圖片中心的明亮區(qū)域很搶眼，但讓我們先把視線放到圖中的藍色環(huán)狀物體。數(shù)一數(shù)，是不是有5個藍色天體？事實上，它們全都是同一個星系！而導致這一現(xiàn)象的，就是圖片中心星系團0024+1654的引力透鏡效應：當藍色星系的光線經(jīng)過時，其巨大的引力場導致光線彎曲，從而讓我們看到罕見的“重影”。

1997年：蝴蝶星云

這個形態(tài)酷似蝴蝶展翅的行星狀星云也被稱作閔考斯基2-9星云（M2-9），由天文學家魯?shù)婪颉らh考斯基在1947年發(fā)現(xiàn)。整整50年后，哈勃望遠鏡拍下了其清晰的圖像。在蝴蝶星云中心，兩顆恒星以非常接近的距離相互繞行，甚至有可能發(fā)生了恒星吞噬。

1998年：土星紅外光圖像

這幅色彩鮮艷的土星照片，展示的并不是土星的真實色調，而是其反射的紅外光。不同的顏色體現(xiàn)了土星大氣層的分布特征：藍色表示低至云層的大氣層，其色調可能由氨冰晶體組成；綠色和黃色是云層上方的煙霧層；紅色與橙色區(qū)域的云層較高，到達了大氣層；而南極的暗色區(qū)域表示云層中的一個巨型空洞。

1999年：木星與木衛(wèi)一

相比于太陽系中多數(shù)行星與衛(wèi)星的死氣沉沉，木衛(wèi)一的超過400座活火山讓它成為太陽系中地質活動最為活躍的天體，同時也成為科學家關注的對象。在試圖尋找木衛(wèi)一的火山煙羽的過程中，在紫外線與紫光波段，哈勃望遠鏡意外捕捉到木衛(wèi)一經(jīng)過木星的瞬間。圖片右側的黑色圓形區(qū)域，是木衛(wèi)一在木星上的陰影。

2000年：亮眼星云

這只宇宙之眼，可能預示著60億年后太陽的結局。在距離地球6500光年的天鷹座，一顆質量與太陽相近的恒星正走向生命盡頭。恒星外層的氣體被吹向宇宙中，暴露出的熾熱內核

輻射紫外線，將外層氣體電離。呈現(xiàn)出熒光的膨脹氣體與中心明亮的內核，構成了色彩鮮艷的行星狀星云——亮眼星云（NGC 6751）。

2001年：馬頭星云

代表2001年的，同樣是一幅生動形象的星云照片，形似一匹長著帥氣鬢毛的赤兔馬頭部，馬頭星云（也稱巴納德33）就由此得名。不過相比于亮眼星云的絢麗奪目，馬頭星云顯得有些黯淡無光。這個暗星云由寒冷、致密的氣體、塵埃云構成，它的形成過程與創(chuàng)生之柱相似。（已經(jīng)不記得了？翻回1995年的圖片復習一遍吧！）

2002：錐狀星云

又是一團星云。對于它的輪廓，你可能已經(jīng)有了無數(shù)聯(lián)想，但它的命名卻要樸實很多——錐狀星云（也稱NGC 2264）。錐狀星云的長度達到7光年，這張圖片展示了星云上部的2.5光年。與創(chuàng)生之柱相似，錐狀星云同樣正在經(jīng)歷一個被“侵蝕”的過程。在紫外線輻射下的氫氣發(fā)出黯淡的紅光，構成星云周圍的紅色光暈。

2003年：歐米伽星云

這幅波瀾壯闊的“巨浪拍岸”圖，是距離地球超過5000光年的歐米伽星云（又名天鵝星云或梅西耶17）的一部分。雖然看似兇險，但這里是孕育大量恒星的搖籃。星云中的“駭浪”則是氫云被年輕大質量恒星雕刻并點亮的“藝術品”：表面耀眼的橙紅色光芒來自被加熱的氣體，而左側看似冷淡的綠色區(qū)域，實則為物質離開星云后，形成的溫度更高的氣體。

2004年：AM 0644-741星系

在距離地球3億光年的飛魚座，哈勃望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一枚鑲嵌著藍寶石的“戒指”。這個獨特的環(huán)狀結構，是鄰近星系碰撞后“逃逸”的結果，碰撞產生的沖擊力顯著改變了星系盤中恒星與氣體的軌道，讓它們向外運動。隨后，氣體云碰撞并壓縮，在圓環(huán)中生成大量新生恒星。

2005年：渦狀星系

漩渦星系以從核心向外延伸的旋臂得名，這些旋臂是眾多新生恒星的家園。而在這類星系中，這張照片的主角NGC 5194因為驚人驚嘆的標準旋臂造型，直接被稱作渦狀星系（Whirlpool Galaxy，NGC 5194）。其中，旋臂作為造星工廠，通過壓縮氫氣，孕育著年輕恒星；而中心黃色的核，則是老年恒星的居所。

2006年：梅西耶82（雪茄星系）

在與鄰居梅西耶81的引力相互作用下，梅西耶82經(jīng)歷了快速的恒星誕生過程（即星暴）：在星系中心，恒星誕生速度是銀河系的10倍。新生恒星的輻射將周圍的氣體吹離，由此產生的星際風壓縮的氣體，足以形成數(shù)百萬顆新生恒星。其中，圖中紅色為紅外波段拍攝的星暴活動；而藍色和黃綠色代表可見波段。

2007年：船底座星云

這里是恒星的孕育所，也是恒星的墳場。這張夢幻般的圖片，就是船底座星云（NGC 3372）的中心區(qū)域。向外流動的風與來自巨型恒星的紫外輻射，共同打造了船底座星云的奪目外形。

2008年：星系碰撞

2008年的代表性照片，由12張圖片共同構成，它們共同展示了罕見的星系碰撞場景的不同階段。隨著宇宙的加速膨脹，星系融合的幾率越來越低，目前只有千分之一。但在早期宇宙中，星系間距離更近，因此碰撞幾率也較高。

2009年：相互作用星系Arp 194

這個被稱為Arp 194的相互作用星系是一個復雜的特殊系統(tǒng)。旋渦星系、新生的星系核以及一系列雜亂無章的旋臂構成了Arp 194的上部，其下部則是一個單獨的大型旋渦星系。連接兩個部分的，是數(shù)個超級星團的復合體。每個星團中熾熱的大質量恒星發(fā)出了迷人的藍光。

2010年：神秘山（Mystic Mountain）

較致密的星際氣體和塵埃形成了高聳的柱子，附近明亮恒星的光芒從外部侵蝕，柱子內高溫的新生恒星也發(fā)出輻射和帶電粒子流，共同雕刻出嶙峋的山峰。山間，熾熱的電離氣體像小溪般流淌。山周，稀薄的氣體和塵埃如云霧般籠罩。這座“神秘山”就靜靜聳立在7500光年外的船底座。

2011年：碰撞星系Arp 273

照片中較大的漩渦星系是UGC 1810，受伴星系UGC 1813的引力影響，其星盤發(fā)生了變形，扭曲成了盛放花朵的形狀。UGC 1810星系為花，UGC 1813星系為莖，還有年輕而熾熱的藍星點綴在花瓣邊緣——就這樣，星系碰撞創(chuàng)造出了一朵宇宙“玫瑰”。

2012年：蜘蛛星云

蜘蛛星云（Tarantula Nebula）中心的劍魚座30是一座“恒星工廠”，在這里，數(shù)百萬的年輕恒星競相閃耀。照片左側明亮的區(qū)域是一個巨大的年輕星團NGC 2070，它只有200萬年的歷史，卻擁有50萬顆恒星。這些新生恒星會釋放出大量的紫外線，侵蝕包裹著星團的氫氣云。

2013年：紅外波段的馬頭星云

12年后，馬頭星云再次出現(xiàn)了。只是這一次，圖片中的星云變亮了。這是因為，這張照片是在紅外波段拍攝的。星云突出部分的氦氣和氫氣密度較高，且布滿塵埃，這可以保護其下的部分不被光線侵蝕。據(jù)估計，大約500萬年后，馬頭星云才會消散。

2014年：猴頭星云

2014年哈勃望遠鏡拍攝的這張照片帶我們前往了6400光年外的猴頭星云（Monkey Head Nebula）。這里是一個恒星的孕育場。星云中央，新生恒星（圖中右側）的紫外線電離了星云中占據(jù)主要成分的氫氣，從而將其蝕刻出詭異的形狀。

2015年：維斯特盧2（Westerlund 2）

在離地球約2萬光年的船底座，美麗的Gum29星云像是一團宇宙中的焰火。星云中央是一個由約3000顆恒星組成的巨型星團，稱為Westerlund 2。這個星團只有200萬年的歷史，卻包含了許多高溫、明亮的大質量新生恒星，它們釋放出強力的紫外線和恒星風，在周圍的氣體云上雕刻出壯美的峰巒與云谷。

2016年：氣泡星云

在廣袤的宇宙空間中，漂浮著許多這樣的“泡泡”，它們大多是恒星與星際氣體共同的杰作。照片中是直徑7光年的氣泡星云（Bubble Nebula，正式名稱為NGC 7635），星云內十點鐘位置是一顆熾熱的恒星，其質量約是太陽的45倍。恒星吹出的恒星風推開了周圍的星際氣體，就形成了泡泡一樣的星云。

2017年：NGC 4302與NGC 4298

在哈勃望遠鏡的27歲生日，天文學家們用它拍攝了NGC 4302（左）、NGC 4298（右）這兩個漩渦星系。它們位于距地球5500萬光年的后發(fā)座，由于一個側對著望遠鏡，另一個斜對著，因此在照片里看起來形態(tài)各異。如果你從系外觀察銀河系，大概也會是類似的樣子吧。

2018年：礁湖星云

在照片中心，一顆比太陽還要亮20萬倍的新生恒星破繭而出，它釋放出紫外線與猛烈的星風，撕破了周圍厚重的星際氣體與塵埃。這一切都發(fā)生在礁湖星云（Lagoon Nebula），這里是一個巨型的恒星孕育場。而哈勃望遠鏡引我們穿越了4000光年的距離，目睹了這一場恒星誕生的非凡景象。

2019年：南蟹狀星云

這是距離地球幾千光年外的南蟹狀星云（Southern Crab Nebula，正式名稱為Hen 2-104）。在星云中心，是一顆紅巨星和一顆白矮星組成的雙星系統(tǒng)，紅巨星外層的物質不斷向外噴出，被白矮星的引力吸引，并填充了兩顆星體之間的空隙，就形成了這樣類似沙漏的獨特形狀。

2020年：紅色星云和藍色星云

紅色星云（NGC 2014）和藍色星云（NGC 2020）是163000光年外大麥哲倫星系的一片恒星形成區(qū)。紅色星云如同漂浮在浩瀚星海中的珊瑚礁，因此這張照片又被稱為宇宙礁。紅色星云包含了大量明亮而巨大的恒星，它們的質量高達太陽10-20倍；藍色星云則由一顆比太陽亮20萬倍的恒星經(jīng)過一系列噴發(fā)形成。

2021年：毀滅邊緣的巨星

天文學家將這個著名天文臺對準了一顆璀璨的“名人星”——船底座AG（AG Carinae），這是我們銀河系中最明亮的恒星之一，周圍被熾熱的氣體和塵埃環(huán)繞著。船底座AG正處于崩潰的邊緣，恒星的重力作用和向外輻射進行持久的拔河，以避免自我毀滅。圍繞恒星的膨脹氣體和塵埃殼大約有五光年寬，大約和我們到比鄰星的距離相當。

這顆巨星是由大約10000年前的一次或多次大規(guī)模噴發(fā)造成的，恒星的外層被吹入太空，就像沸騰的茶壺從其蓋子上彈出一樣，被排出的物質大約是我們太陽質量的10倍。盡管船底座AG現(xiàn)在處于靜止狀態(tài)，但作為超熱星，它會繼續(xù)傾瀉出灼熱的輻射和強大的恒星風（帶電粒子流）。

2022年：密集的5個銀河

這幅照片中，我們可以看到三個螺旋星系、一個橢圓星系和一個透鏡狀的星系，它們的布局讓我們看起來非常舒適。這是位于“海蛇座”方向約3億光年后的“?？松o湊銀河群40”（HCG40:Hickson Compoct Group40）。從圖像上看，銀河之間似乎相當接近，實際上5個銀河有可能是銀河圓盤（直徑約10萬光年）的2倍以下，也就是直徑不滿20萬光年的區(qū)域密集。NASA表示，它們將在大約10億年內發(fā)生碰撞，并合并成一個巨大的橢圓星系。雖然哈勃望遠鏡的壽命非常長，但它很難見證這一事件。

以上簡要回顧了哈勃的宇宙探索之旅，感謝哈勃32年來的付出！

（本文內容綜合環(huán)球科學、NASA航天愛好者、三體迷）

出品：科普中央廚房

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標簽： 馬頭星云 星際氣體 星系碰撞