哈勃空間望遠鏡是以美國天文學家愛德溫·哈勃為名，于1990年4月24日成功發(fā)射，位于地球的大氣層之上的光學望遠鏡 。

哈勃太空望遠鏡在1990年升空以后就拍攝了它的第一張照片，不過前期還處在調試階段，并且發(fā)現(xiàn)了主相機存在問題，直到1993年NASA第一次升空維護任務完成以后，哈勃才真正開始騰飛。北京賽車

上圖為美國國家航空航天局第一次哈勃維修任務。宇航員杰弗里·霍夫曼移除了哈勃的廣角和行星照相機1 (WF/PC 1)，并安裝了功能更強大的廣角和行星照相儀2（WF/PC 2）。

新安裝的廣角和行星照相機2 (WF/PC2）大大提升了哈勃的成像能力。下圖是第一次維修任務之前和之后的區(qū)別！

這個差別稍微有點大，上圖中的星系為M100，左邊是WF/PC 1的成像效果，右邊是WF/PC2的效果。

從1993年到2009年，WF/PC2是哈勃太空望遠鏡上主要的工作相機，在它的一生中拍攝了無數(shù)的標志性圖像。其中有五幅圖像特別引人注目，它們的形象永遠地改變了我們人類心目中的宇宙。

原始哈勃深場

當我們仰望夜空的時候，肉眼能看到的星星有限，有些地方有星星，有些地方沒有，只是一片黑暗、虛空的深淵。如果我們用雙筒望遠鏡觀察天空，就能看到比肉眼更多的星星，用專業(yè)天文望遠鏡的話比用雙筒望遠鏡看到的更多，這說明黑暗的夜空中不是沒有星星，只是我們觀測的設備不行。

1995年，科學家決定用哈勃太空望遠鏡來做這個實驗，看一下黑暗的天區(qū)到底有什么？于是我們在黑暗的夜空中選擇了一個幾乎沒有恒星，沒有已知的星系、星團，或者任何發(fā)光東西的區(qū)域。把望遠鏡對準這片空無一物的空間，持續(xù)觀察幾天...

上圖的每一邊在天空中只有一度，或者說上圖中所顯現(xiàn)的天區(qū)只占夜空的0.005%。可以想象一些這是多么的小。夜空大約有20000平方度，而上圖中黃色的小區(qū)域卻不到0.002平方度！在哈勃觀測之前，我們只知道在這個小區(qū)域內有5顆暗淡的恒星，其他什么也沒有。

在10天的時間里，WF/PC2在這片區(qū)域內拍攝了342張照片，凝視著這片看起來什么都沒有的區(qū)域，捕捉著那里可能存在的每一個光子，在342張照片中有些照片曝光了幾分鐘，看起來完全就是一片黑暗什么也沒有。不過在10天之后，當我們把這些照片疊加在一起時，下圖就是我們所看到的情形。

這是哈勃最了不起的發(fā)現(xiàn)之一！在這張照片中每一個發(fā)光的點都時一個星系，在我們獲得這張照片之前，我們完全不知道宇宙深空有多深、物質有多稠密、有多少星系。

那么你知道這張照片中有多少星系嗎？或者說在小于0.002平方度的天空里有多少星系?

我們可以截取上圖的8%然后放大，可以數(shù)一下。

記住每一個模糊的斑點，或發(fā)光點都是一個星系！在這張圖片里大約有350個星系。然后根據(jù)簡單的數(shù)學計算，全天空兩個半球大約40000平方度，然后乘以我們在0.002平方度的天空里發(fā)現(xiàn)的星系數(shù)量，我們就得出了宇宙中至少有10^11個星系，或者說是100000000000個星系！

這是我們第一次確認，在可觀測宇宙中至少星系數(shù)量的下限。不過后來哈勃將這個數(shù)字又刷新到了2000億個星系！

木星是太陽系中最大的行星

哈勃在可見光波段下的成像無人能及，太陽系的遙遠天體不發(fā)光但可以反射微弱的太陽光，這對哈勃來說已經足夠的，我們通過哈勃可以看清木星身上的條紋以及大紅斑。甚至還能看到離木星最近的衛(wèi)星木衛(wèi)一表面正在經歷活躍的火山噴發(fā)。北京PK10

不過迄今為止，哈勃發(fā)現(xiàn)最令人激動的事情是在1994年的巧合之下，拍攝到了木星被彗星撞擊的畫面！

哈勃首先拍攝到了彗星碎片（上圖），然后拍攝到了木星上的多個撞擊點（下圖），這些彗星碎片在木星巨大旋轉的云層中一路戳出了許多大洞！

除了哈勃拍攝的木星之外，我們能獲得木星最清晰的圖像只能是探測器飛抵木星時給我們返回更加清晰地照片。例如：朱諾號木星探測器。

除了以上這些，哈勃還做了更多奇妙的事情，獲得了很多珍貴的照片和發(fā)現(xiàn)。

環(huán)狀星系

宇宙中不僅僅有螺旋星系和橢圓星系，哈勃還拍攝了一張非常罕見的“環(huán)狀”星系的照片。關于環(huán)狀星系的形成有兩種看似都很合理的理論：

• 潮汐引力和吸積：如果一個星系在引力的作用下靠近一個更大的星系，那么巨大星系所產生的潮汐引力會將正在靠近的星系撕裂，然后吸積物質并在其周圍形成一個物質圓環(huán)。

• 碰撞產生的漣漪：兩個巨大的星系發(fā)生碰撞并互相穿過彼此，會導致物質和氣體星系外圍移動，移動過程中所產生的漣漪會觸發(fā)恒星形成。

以上兩個理論自20世紀70年代以來一直存在，但從未有過任何證據(jù)去支持這兩個理論中的任何一個，所以我們也不知道哪個正確、哪個是錯誤的。

不過，直到哈勃（WF/PC2）拍下這張照片。

Arp14是我們唯一已知兩個引力相互作用的環(huán)形星系，根據(jù)它們的運動，我們可以知道它們正在互相遠離彼此，而且它們兩個跟我們的距離相同。

這說明兩個星系“剛剛”發(fā)生了碰撞，由于兩個星系都有光環(huán)，所以我們可以確定星系在碰撞互相穿過彼此時，會導致觸發(fā)恒星大量形成的物質漣漪！

引力透鏡。

我們在宇宙中觀察星系、星系團的時候，有時會發(fā)現(xiàn)兩個或者多個星系、星系團會彼此對齊，也就是排列成一條直線。

那么處在中間的星系、星系團就會像一個透鏡導致背后星系的圖像被放大和扭曲。

上面的圖像是哈勃望遠鏡在1990年拍攝的照片，也就是在更換新相機之前拍攝的照片，分辨率非常低。

不過WF/PC2使我們發(fā)現(xiàn)了大量的引力透鏡造成的多重圖像、弧線和背景放大效果。在上圖中我們可以看到藍色的弧線，它們看起來像是一個圓的一部分！其實這些是同一個背景星系被引力透鏡拉伸和多次展示的效果。

星星是如何誕生和死亡的

許多恒星在生命結束時會吹散外層的氫殼，形成一個明亮的行星狀星云，壽命約為1萬年。大約15年前，搭載WFPC2的哈勃太空望遠鏡對貓眼星云進行了觀測，使其成為了第一個使用新光學系統(tǒng)和WFPC2成像的行星狀星云。

哈勃望遠鏡在可見光下觀測銀河系的星云獲得的照片都十分壯觀。而且在銀河系中恒星死亡后產生的星云數(shù)量非常多，我們可以做一個估計：銀河系中大約有4000億顆恒星，每顆恒星大約有100億年的壽命，這意味著每年大約有40顆恒星死亡。也就是說在任何時候，銀河系中都有大約40萬個行星狀星云。WF/PC2還捕捉到了一些壯觀的星云，比如沙漏星云：

哈勃5號星云：

還有被稱為“螞蟻星云”的Mz3星云。

所以WF/PC2所拍攝的恒星殘骸讓我們知道了很多關于恒星如何死亡的知識。但它也告訴了我們恒星是如何，并且在哪里誕生的！

恒星死亡后會將大量的物質重新返回到宇宙中，并且引發(fā)新的恒星誕生。

恒星誕生最壯觀的景象之一就發(fā)生在鷹狀星云的深處。

哈勃拍攝鷹狀星云中心時，獲得了最著名的一張照片，我們稱其為創(chuàng)世之柱。

所以WF/PC2相機完全改變了我們對宇宙的看法！

在2009年，在NASA對哈勃所進行的最后一次維護任務中（第五次維護），WF/PC2相機被更換為WF/PC3，進一步提升了哈勃的觀測能力，并且獲得了比哈勃深長還要深（觀測距離）兩倍的哈勃極深場。

還有我們無法想象的星系細節(jié)：

垂死恒星的行星狀星云：

更加清晰地引力透鏡：

更加壯觀，細節(jié)更加清晰的創(chuàng)世之柱：

所以哈勃望遠鏡最強大的望遠鏡，它改變了我們人類對宇宙的看法，我們的視野從未如此清晰！