按计划,本期应该更新“哈勃”望远镜的通信系统。但时值“哈勃”升空29周年,我们还是简单聊一下“哈勃”给我们带来的一些变化吧。 更多的是,希望越来越多的人热爱“哈勃”,热爱天文,热爱物理,热爱科学。 拍摄海量数据,存储是个难题。早期成像卫星采用胶卷式相机,要存储这么多胶片,就需要把望远镜造得十分巨大,然而那时的大推力运载火箭技术不成熟,这就死死卡住了望远镜的拍摄效率。为此,美国人发明了不用胶卷的CCD数字成像技术。 ![]() 在“从哈勃到哈勃深空场(九)—坎坷的十年”中我们聊到,太空侦察的早期,为了能够把相机胶卷运回地面,卫星被设计成返回式的。返回式卫星的典型特征就是长得太像洲际导弹弹头了,因为二者都要面临从外层空间重返大气层,钝头体设计(可以参考往期系列文章“浅析再入式航天器钝头体设计 1,浅析再入式航天器钝头体设计 2”)是不可避免的。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 宇宙的年龄一直是人类孜孜以求的谜题,这里说的宇宙的年龄是以我们地球为参考系,自宇宙大爆炸那一刻起到现在,所流逝的时间的总和。 如果您看过《从哈勃到哈勃深空场(二)—膨胀在气球上的宇宙》您一定对哈勃定律不陌生,“哈勃”望远镜就是以哈勃定律的发现者爱德文·哈勃命名。在这篇文章中我们详细聊了哈勃定律,造父变星测距法以及宇宙膨胀理论,在后续文章《从哈勃到哈勃深空场(四)—'A Day Without Yesterday'》中我们又详细介绍了宇宙大爆炸理论的发现历程。 ![]() ![]() 既然宇宙是在膨胀中的,而且膨胀的速率又是一个常数,一个定值,那我们就可以计算宇宙从一个点膨胀到现在这个样子所需要的时间。这个时间其实很好计算,就是哈勃常数的倒数,用1除以哈勃常数,得到的数值其实就是宇宙的年龄。只要这个哈勃常数测量得越精确,那么宇宙的年龄也就会被计算得越精确。 ![]() 2009年,“哈勃”望远镜通过对NGC 4258中造父变星周光关系测量,取得了更为精确的哈勃常数:72±8。 ![]() ![]() ![]() 但是这里需要大家注意一下,这个计算方法的假定前提是宇宙是匀速膨胀的。如果宇宙不是匀速膨胀的,那么这个计算结果就有问题了。 ![]() 关于宇宙膨胀的问题,我们会在后面详细讲到,它直接引出了当今宇宙学领域中最大的谜题—暗能量。 通过种种努力,人们对造父变星所作的直接观测将“哈勃常数”限定在了70到75 km/s/Mpc之间,允许有大约5%-10%的误差。然而天文学家并不感到满足:5%-10%的误差使得人们只能估测宇宙年龄,对宇宙膨胀的详细细节无从了解。 关于宇宙膨胀的细节,最初宇宙学家和物理学家认为这个膨胀过程是减速的,因为有万有引力的作用嘛,它会拉慢宇宙的膨胀速度。 ![]() 可是随着天文观测的深入下去,尤其是“哈勃”、“斯皮策”、“钱德拉”、COBE以及WMAP望远镜(往期文章“从哈勃到哈勃深空场(七)—大爆炸与威尔金森微波背景辐射探测器”)的发射,对宇宙膨胀观测精度的不断题高,天文学家惊讶地发现,宇宙是在加速膨胀,而且不同时期,宇宙的膨胀速度还不一样,也就是说宇宙是在变加速膨胀的。 ![]() 上世纪末,美国加利福尼亚大学伯克利分校的物理学家萨尔·波尔马特(Saul Perlmutter)研究小组想到了借助“哈勃”望远镜,用Ia型超新星和造福变星相结合的方法得到更为精确的哈勃常数,进一步揭露了宇宙加速膨胀的更多细节。 ![]() 这个小组的测量方式类似于接力赛。他们先用哈勃空间望远镜测量了包含Ia型超新星的星系中造父变星的距离,这样就知道了这个星系到地球的距离,星系中的Ia型超新星和造父变星到地球的距离也就知道了。 利用造父变星法校准了超新星爆发的真实亮度,使得更为明亮的超新星能够被用作宇宙量天尺,去测量遥远得多的其他星系的距离。 ![]() 由于Ia型超新星比造父变星明亮得多,这个小组用300颗更遥远的Ia型超新星与已知距离的Ia型超新星作比较,进一步测定它们所属的那些遥远星系的距离。 ![]() ![]() 根据这项观测结果,这个天文学小组发现宇宙膨胀速率比理论估计快了9%。这一差异意味着,要么对于宇宙微波背景辐射的观测是错的,要么就是有某种未知的物理现象正在加速空间的膨胀(暗能量?)。 ![]() 波尔马特的工作与一年前布莱恩·施密特(Brian Paul Schmidt)得到的宇宙膨胀速率随时间变化的曲线图相一致,他们与亚当·里斯(Adam Guy Riess)一起分享了2011年诺贝尔物理学奖。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 在从哈勃到哈勃深空场(一)—“男神带你肉眼看(仙女座)星云”我们聊到通过光谱分析发现,仙女座星系正在以110 km/s的速度靠近银河系,并在大约38亿年后,与银河系开始合并。 恐惧中人们不禁好奇,相撞后的银河系会是什么样的呢? ![]() ![]() ![]() “哈勃”太空望远镜自从1990年升空一来,已经成为人类制造的最为高产的科学仪器之一,它带着我们游历神秘的宇宙世界,它的发现一次次改写了教科书,在人们心中“哈勃”望远镜不仅仅是一架冰冷的科学仪器,更是一个标志、一部传奇,一个令无数人难以割舍的时代。 2004年NASA因为哥伦比亚号航天飞机失事,认为太空维修的风险太大,所以宣布放弃“哈勃”太空望远镜的维修,提前结束“哈勃”的使命,消息传出后在社会上引起了轩然大波,在美国大众的极力挽救下,“哈勃”望远镜的第五次维修任务终于获得批准。 回想70年代美国遭遇财政危机,“哈勃”项目面临被剔除的风险,也是美国民众和天文学家的奔走呼吁促使国会立项拨款。 可以说哈勃望远镜从诞生到维修,处处体现着人文关怀。 2009年维修后,“哈勃”一直服役至今。今天,“哈勃”在轨运行整整29个年头了。我们期待“哈勃”能在轨健康运行到30周年,到时候,说不定它能带给我们更多更大的惊喜。 同时,也希望您关注并支持本系列文章。 往期精彩文章: 《从哈勃到哈勃深空场(十)—是哈勃也是锁眼,望远镜有颗间谍(卫星)心》 《从“梅林”到“猛禽”:“液氧甲烷”+“全流量分级循环”,星级火箭发动机的终级选择?(下)》 《从哈勃到哈勃深空场(四)—'A Day Without Yesterday'》 《沉默的羔羊还是披着羊皮的恶狼?——浅析叙利亚战场上安静的S-400防空导弹系统》 《重型猎鹰初窥》 ![]() ![]() ![]() ![]() |
|