哈勃超深空

哈勃超深空（Hubble Ultra Deep Field，HUDF）是一張外太空照片，顯示的是天爐座的一小部分。該照片是由哈勃太空望遠鏡於2003年9月3日至2004年1月16日期間得到的數據累積而成的，是截至2006年為止以可見光拍攝的最深的宇宙影象，顯示的是超過130億年前的情況，當中估計有10000個星系。

基本介紹

• 中文名：哈勃超深空
• 外文名：Hubble Ultra Deep Field，HUDF
• 星系：估計有10000個
• 拍攝時期：2003年9月3日至2004年1月16日

形成

哈勃超深空中所顯示的範圍為3平方角分，只有全天空12,700,000分之一的面積，位於赤經3h 32m 40.0s，赤緯-27°47' 29"（J2000）天爐座的一小片天區。而照片的左上角則指向天球的北方。選擇這個範圍的理由是因為附近（約為滿月十分之一大小的面積）有較少光亮的星體。雖然通過紅外線，在地面望遠鏡也能觀測到照片中大部分的物體，但只有在哈勃望遠鏡才能以可見光觀測這些遙遠的目標。

哈勃超深空在天空中的位置隨著哈勃望遠鏡在軌道運行共400圈，照片是由800次曝光合成，當中高階巡天相機（Advanced Camera for Surveys）及近紅外相機及多天體光譜儀（Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer）分別累積共11.3天及4.5天的時間拍攝。照片中最暗的星體只有30等，即望遠鏡每分鐘只接收到一粒來自星體的光子。

根據大爆炸理論，宇宙的年齡有限；而因為遠處星系的光線需要較長時間才到達地球，哈勃超深空有助人類了解宇宙形成初期星系形成及合併的情況。另外因為照片所呈現的星系都是較為年輕，故亦發現其性質與地球附近較年老的星系有所不同。然而有意見指部分的不同是出於拍攝的光波波長，因相對論性都卜勒效應關係，照片實際上是拍攝光譜中紫外線部分。

相關

宇宙最原始的星繫到底是什麼模樣？為了回答這一個問題，哈勃太空望遠鏡攝下了這一張"哈勃超深空"(Hubble Ultra Deep Field, HUDF)照片，它是目前人類在可見光波段所能看到的宇宙最深處。據分析，哈伯超深空中有一個目前所見最冷的星系，這個星系可能是在130億年前，也就是宇宙黑暗時期結束之後不久就誕生的。那時候宇宙的年齡大約只有目前的百分之五。哈勃望遠鏡用NICMOS和ACS相機，花了將近三個月的時間，對準同一個方向拍攝，才完成了這一張照片。在某些波段，哈勃超深空的感光度大約是"哈伯深空"(Hubble Deep Field,HDF) 的4倍。天文學家們將繼續研究"哈勃超深空"照片，以期能對宇宙初期的恆星與星系的形成，有更多的了解。這張照片是目前以可見光所看到的宇宙最深處的圖像。科學家形象地描述是將一根2.4米長的吸管深入到宇宙核心所看到的景象。據估計，此照片上有近1萬個星系。

天文學家於八月底和九月初利用新近安裝的第三代廣域相機對這些拍攝到的星系進行了紅外圖像分析。這些星系全部位於南部天空的一小塊地方，稱作哈勃超深空，已經被哈勃望遠鏡和其他很多望遠鏡觀測到。研究者還沒有測量來自這些星系光線的波長，因此他們還不能直接確定這些星系距離到底有多遠。但這些星體的色彩表明大約有16個星系距離地球約129億光年，還有5個左右距離更遠，將打破此前距地球131億光年的最遠星系的記錄。分析顯示在宇宙早期演化進程中亮度大的星系較少，而且這些星系形成星體的速度慢得超乎想像。

“我們在回首130億年前，也就是宇宙大爆炸後6至7億年前的宇宙，那時宇宙就像一個4歲的孩子。”觀測小組成員之一，位於美國聖克魯斯的加州大學天文學家加斯-伊林沃思說。

這三個研究小組最近在數學文獻庫官網上發表了四篇論文，加州工學院天文學家理察-艾利思是其中兩篇論文的共同作者。他認為科學家們之所以能夠迅速觀測到這些看起來極度遙遠的星系，是因為新相機具有更強的靈敏度和更廣闊的視野。

艾利思說：“我們都認為現在是觀測的黃金時刻，所有的研究團隊都在利用不同的軟體對數據進行獨立的分析，並公開發表研究成果和觀點。”

一個研究小組包括伊林沃思和另一名來自聖克魯斯加州大學的理察-鮑文斯，他們於9月11日發表了他們的發現。另一個小組包括羅斯-麥克盧爾、蘇格蘭愛丁堡大學的詹姆斯-鄧祿普以及艾利思和他們的同事，他們於9月15日發表了他們的報告。第三個小組由英國牛津大學的安德魯-班克領軍，艾利思也是成員之一，他們於9月15日發表了一篇對哈勃望遠鏡最新觀測數據的分析報告。

觀測者們發現隨著望遠鏡觀測得越遙遠，回溯的時代越久遠，明亮星系的數量顯著下降。巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的哈利-弗格森根據銀河系群星的亮度變化判斷，這種下降可能是星系形成中的共有模式。

德國加興的馬克思-普朗克天體物理研究所科學家西蒙-懷特認為，觀測結果“似乎表明星系形成還處於早期階段”。弗格森和艾利思認為，因為哈勃超深空極其微小，只有天空中月亮在滿月時表面積的1/150，而且第三代廣域相機剛開始拍攝，很難確定觀測結果能在探索早期宇宙其他星系方面具有多大的代表性。

艾利思表示新的發現意味著新的謎團。他的小組判斷，這些遙遠星系正在以非常緩慢的速度形成星體。它們太過渺小，以至於哈勃望遠鏡難以準確分析。在某些情況下，如此緩慢的速度僅相當於每年形成太陽質量的0.25%。按照目前的模式，這樣的速度無法產生足夠的紫外線，而紫外線圖像對於研究宇宙演進具有重要意義。

大爆炸約40萬年後，宇宙明顯冷卻，質子和電子重新形成原子。但是宇宙長期以來都被電離，氫原子再度分裂成質子和電子。很多天文學家斷定來自最古老星系的紫外線引起了原子分裂。

當然，艾利思並不認為這會成為天文學的困擾。也許早期的星體產生紫外線輻射的效率超過我們的想像。也有可能早期星系的紫外線較之此後產生的星系更容易散發出來。懷特則認為還有另一隻可能性，“或許還有許多未被發現的星系在發射紫外線。”隨著新的數據會越來越多，有希望解決這樣那樣的宇宙奧秘。艾利思說：“令人激動的時刻已經到來。”

哈勃太空望遠鏡堪稱世界上最著名的太空望遠鏡，自從1990年開始，哈勃望遠鏡就開始圍繞地球工作，它發回了關於星系最壯觀的一些圖片，科學家們也據此把宇宙的年齡定為137億年，知道了黑洞是大多數星系的中心，他們還監控行星的信息，並發現宇宙正在以更快的速度擴張。哈勃太空望遠鏡“服役”將滿20年，但似乎又煥發了青春。哈勃太空望遠鏡之所以“愈老彌堅”，是因為在今年5月的大修為其增添了新設備。新安裝的廣域相機3號可以觀測到更遠的太空，並在三個光譜範圍捕捉圖像：紫外線、可見光和紅外線。另一個新設備名叫宇宙起源光譜儀，它可以把光線分解，天文學家可以藉此研究宇宙的結構和起源，如星系、恆星和行星是如何形成並發展的。