哈勃超深空

外太空照片

哈勃超深空（英文：Hubble Ultra Deep Field，HUDF）是一张外太空照片，显示的是天炉座的一小部分。该照片由哈勃空间望远镜于2003年9月24日至2004年1月16日期间得到的数据累积而成的，相当于113天的曝光。它是截至2006年为止以可见光拍摄的最深远的宇宙影象，显示的是超过130亿年前的情况。此中估计有10,000个星系。

形成

哈勃超深空中所显示的范围为3平方角分，只有全天空12,700,000分之一的面积，位于赤经3h 32m 40.0s，赤纬-27°47' 29″（J2000）天炉座的一小片天区。而照片的左上角则指向天球的北方。选择这个范围的理由是因为附近（约为满月十分之一大小的面积）有较少光亮的星体。虽然通过红外线，在地面望远镜也能观测到照片中大部分的物体，但只有在哈勃望远镜才能以可见光观测这些遥远的目标。

哈勃超深空在天空中的位置随着哈勃望远镜在轨道运行共400圈，照片是由800次曝光合成，当中高阶巡天相机（Advanced Camera for Surveys）及近红外相机及多天体光谱仪（Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer）分别累积共11.3天及4.5天的时间拍摄。照片中最暗的星体只有30等，即望远镜每分钟只接收到一粒来自星体的光子。

根据大爆炸理论，宇宙的年龄有限；而因为远处星系的光线需要较长时间才到达地球，哈勃超深空有助人类了解宇宙形成初期星系形成及合并的情况。另外因为照片所呈现的星系都是较为年轻，故亦发现其性质与地球附近较年老的星系有所不同。然而有意见指部分的不同是出于拍摄的光波波长，因相对论性多普勒效应关系，照片实际上是拍摄光谱中紫外线部分。

相关

哈勃望远镜

天文学家于八月底和九月初利用新近安装的第三代广域相机对这些拍摄到的星系进行了红外图像分析。这些星系全部位于南部天空的一小块地方，称作哈勃超深空，已经被哈勃望远镜和其他很多望远镜观测到。研究者还没有测量来自这些星系光线的波长，因此他们还不能直接确定这些星系距离到底有多远。但这些星体的色彩表明大约有16个星系距离地球约129亿光年，还有5个左右距离更远，将打破此前距地球131亿光年的最远星系的记录。分析显示在宇宙早期演化进程中亮度大的星系较少，而且这些星系形成星体的速度慢得超乎想象。

“我们在回首130亿年前，也就是宇宙大爆炸后6至7亿年前的宇宙，那时宇宙就像一个4岁的孩子。”观测小组成员之一，位于美国圣克鲁斯的加州大学天文学家加斯-伊林沃思说。

这三个研究小组最近在数学文献库官网上发表了四篇论文，加州工学院天文学家理查德-艾利思是其中两篇论文的共同作者。他认为科学家们之所以能够迅速观测到这些看起来极度遥远的星系，是因为新相机具有更强的灵敏度和更广阔的视野。

艾利思说：“我们都认为这是观测的黄金时刻，所有的研究团队都在利用不同的软件对数据进行独立的分析，并公开发表研究成果和观点。”

一个研究小组包括伊林沃思和另一名来自圣克鲁斯加州大学的理查德-鲍文斯，他们于9月11日发表了他们的发现。另一个小组包括罗斯-麦克卢尔、苏格兰爱丁堡大学的詹姆斯-邓禄普以及艾利思和他们的同事，他们于9月15日发表了他们的报告。第三个小组由英国牛津大学的安德鲁-班克领军，艾利思也是成员之一，他们于9月15日发表了一篇对哈勃望远镜最新观测数据的分析报告。

观测者们发现随着望远镜观测得越遥远，回溯的时代越久远，明亮星系的数量显著下降。巴尔的摩太空望远镜科学研究所的哈利-弗格森根据银河系群星的亮度变化判断，这种下降可能是星系形成中的共有模式。

德国加兴的马克思-普朗克天体物理研究所科学家西蒙-怀特认为，观测结果“似乎表明星系形成还处于早期阶段”。弗格森和艾利思认为，因为哈勃超深空极其微小，只有天空中月亮在满月时表面积的1/150，而且第三代广域相机刚开始拍摄，很难确定观测结果能在探索早期宇宙其他星系方面具有多大的代表性。

艾利思表示新的发现意味着新的谜团。他的小组判断，这些遥远星系正在以非常缓慢的速度形成星体。它们太过渺小，以至于哈勃望远镜难以准确分析。在某些情况下，如此缓慢的速度仅相当于每年形成太阳质量的0.25%。按照模式，这样的速度无法产生足够的紫外线，而紫外线图像对于研究宇宙演进具有重要意义。

大爆炸约40万年后，宇宙明显冷却，质子和电子重新形成原子。但是宇宙长期以来都被电离，氢原子再度分裂成质子和电子。很多天文学家断定来自最古老星系的紫外线引起了原子分裂。

当然，艾利思并不认为这会成为天文学的困扰。也许早期的星体产生紫外线辐射的效率超过我们的想象。也有可能早期星系的紫外线较之此后产生的星系更容易散发出来。怀特则认为还有另一只可能性，“或许还有许多未被发现的星系在发射紫外线。”随着新的数据会越来越多，有希望解决这样那样的宇宙奥秘。艾利思说：“令人激动的时刻已经到来。”

哈勃太空望远镜堪称世界上最著名的太空望远镜，自从1990年开始，哈勃望远镜就开始围绕地球工作，它发回了关于星系最壮观的一些图片，科学家们也据此把宇宙的年龄定为137亿年，知道了黑洞是大多数星系的中心，他们还监控行星的信息，并发现宇宙正在以更快的速度扩张。哈勃太空望远镜“服役”将满20年，但似乎又焕发了青春。哈勃太空望远镜之所以“愈老弥坚”，是因为在5月的大修为其增添了新设备。新安装的广域相机3号可以观测到更远的太空，并在三个光谱范围捕捉图像：紫外线、可见光和红外线。另一个新设备名叫宇宙起源光谱仪，它可以把光线分解，天文学家可以借此研究宇宙的结构和起源，如星系、恒星和行星是如何形成并发展的。

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