展示宇宙狂野一面
宇宙星系通常给人的感觉是沉寂。然而,哈勃望远镜却告诉我们:这一切都错了。星系间是非常好动、狂野的。不信,有哈勃拍下的照片为证。
Arp 256是由两个处于早期合并阶段螺旋星系形成的绝美星系。它位于鲸鱼座,距地球约3.5亿光年。这个红外线体系的亮度是太阳的1000多亿倍。在宇宙中,当两个星系尽一切努力向一起生长靠近时,它们之间的重力作用会将每个星系的带状气体托出星系外。而哈勃望远镜拍摄到的图像正是显示两个星系与强烈干扰的形状和惊人的数目,蓝色节的恒星形成看起来就像爆炸的烟花。
位于大熊座内,距离地球大约5亿光年的Arp 148由一个环形星系和一个长尾状星系组成,其中的环形正是由星系相撞产生的冲击波造成的。
而位于蛇夫座内,距离地球大约4亿光年的NGC 6240是一个蝴蝶形状的星系。它由两个较小的合体星系构成。在这个体系内,两个距离大约是3000光年的巨大黑洞正在向一起飘动。数亿年后,它们将会合并在一起。
星系相撞后,当每个核心(星系的中心)撞在一起的瞬间,就变成了一个“超星系”。令人难以置信的是,尽管触须式星系相互撞击情景稍纵即逝,但它们此次撞击距离地球最近,也是太空中星系相撞的最新案例。
国家天文台研究员李竞告诉记者,哈勃望远镜其实拍下了大量的星系碰撞照片。而此次选取的照片是形象扭曲得最厉害的。李竞指出,事实上,在宇宙形成之初,相对还较小时,星系冲撞更是厉害。
所有发现都是“新发现”
1990年4月25日,美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心,“发现号”航天飞机将人类的“天眼”———哈勃太空望远镜送上了太空。
哈勃太空望远镜的全部自动化仪器设备有:主镜、副镜、成像系统、计算机处理系统、中心消光圈、主副镜消光圈、控制操纵系统和图像发送系统以及两个长11.8m、宽2.3m,能提供2.4kW功率的太阳电池板、两部与地面通信的抛物面天线等。
18年来,哈勃立下了赫赫大功。它每周向地球发送大约1200亿比特的信息。如果把这些信息印在书里,那么这本书可能会长达1100米。天文学家通过将望远镜送入太空,可以不用穿过地球上密集、有浓雾的大气获取离地球较远星体的信息。众多的宇宙秘密在哈勃的法眼下变得不再神秘。
哈勃的贡献太多了。无论是北京天文台馆长朱进,还是国家天文台研究员李竞,都表示根本就没办法说清楚哈勃究竟找到了多少新发现:“哈勃能看到的,都是地基望远镜所看不到的。所以哈勃看到的都是新发现。”
李竞解释说,由于有些天体也许距离我们并不远,但是自身却很暗,对此地面望远镜根本无计可施。由于哈勃能看到更微弱的光线,所以这些暗天体在哈勃面前无处可藏,“在地球上看不见的褐矮星,人类只能依靠哈勃看到。”
而在哈勃所见的新发现中,最让人津津乐道的一次发生在1994年。当时,苏梅克-列维9彗星碎成20多片,前赴后继撞上木星。正是哈勃太空望远镜为我们拍摄了撞击现场的照片。这是人类首次直接目睹太阳系内的天体相撞。
看到“恒星死亡之舞”也是它的功劳。上世纪80年代,天文学家发现一颗超新星出现在大麦哲伦星云中。当时哈勃还没有发射升空,不过3年之后,它就对事件的进程展开了追踪。哈勃就在这颗已经爆炸的恒星周围发现了一个三环系统。这些结构是那颗恒星在爆炸之前的几万年内创造出来的。1994年,哈勃看见其中央亮环上的一些光点开始依次增亮———这预示着新星抛射物正在撞入亮环。而对这条亮环的观测, 仍在为我们研究恒星的最后时光提供着有用的线索。
还有对宇宙年龄的推测。哈勃常数的数值表明,宇宙的年龄为137亿年;同时,哈勃已经对天空中的几块小片区域进行了长时间的曝光,将最遥远(因而也最古老)的星系带到我们眼前,探测到了宇宙的边疆……
探索太空“暗能量”
在哈勃众多的发现中,李竞表示最重要的是哈勃天文望远镜对暗能量的发现,“这是21世纪迄今为止最重大的科学发现。”
1998年,两个相互独立的天文学家小组共同向科学界投下了一枚“重磅炸弹”:宇宙的膨胀正在加速。天文学家过去总是假设,宇宙的膨胀必定是减速的,在星系重力的拉拽作用下,宇宙膨胀速度势必放缓。
事实上,哈勃望远镜及各种地面望远镜都发现,宇宙的膨胀速度正在加快而非放缓。哈勃望远镜还绘制出第一幅暗能量三维图。“哈勃对暗能量的贡献,让霍金都放弃了自己此前所坚持的宇宙中只有引力,没有排斥力的说法。”李竞指出。
宇宙膨胀加速从大约50亿年前开始,在此之前,宇宙的膨胀越来越慢。驱使宇宙加速膨胀的原因,被许多人视为当代物理学最大的谜团。一种还有待论证的假设认为,宇宙中包含着一些迄今无法看到的成分———暗能量。天文学家将哈勃望远镜、地基望远镜和微波背景辐射的观测数据结合在一起,结果暗示这种暗能量占据宇宙总能量密度的大约3/4。
对此,哈勃太空望远镜项目高级科学家戴夫·莱克罗尼指出,驱动宇宙加速膨胀的排斥力———暗能量依旧是科学史上最大的谜团之一。暗能量已经引发了有关宇宙起源的一系列新理论,如实体冲击膜触发宇宙生与死的无穷轮回,以及宇宙未来命运等,提出了暗能量可能让宇宙在大解体(Big Rip)中走向终结的可能性。
2004年,哈勃发现了16颗遥远的超新星。而此次观测也为暗能量设下了更有意义的限制条件。根据哈勃的观测,天文学家给出了最简单的可能性是:暗能量是空间本身所蕴含的一种能量形式。
应该说,在搜寻遥远的超新星、圈定暗能量性这方面,哈勃太空望远镜至关重要。也许正是看到了哈勃在暗能量探索中所起的作用,天文学家都渴望着NASA维持哈勃运转,而今年哈勃又将迎来一次大修,人们期待着哈勃能续写出更多的传奇。
本版采写/本报记者 李健亚
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