Hubble3-给周昕的情书99

书接上文,为什么会有球面像差呐?到底有多严重?

记得爸爸有一期情书是谈猫眼的,就提到过猫的眼睛为了避免球面像差,才变成一条缝的。

简单的讲,球面像差就是凸透镜边缘的光线无法有效聚焦,还会产生色散。哈勃产生球面像差的根源在主镜的形状被磨错了。镜面边缘太平了一些,与需要的位置差了约2.2微米,对明亮的天体和光谱分析是不受影响的,但这意味着几乎所有对宇宙学的研究计划都不能执行,因为它们都是非常暗弱的观测对象。美国国家航空航天局和哈勃空间望远镜成为许多笑话的箭靶,并且被认为是大白象(花费大而无用的东西)。

由于设计中原本就规划了维修的任务,所以天文学家立刻就开始寻找可以在1993年,预定进行第一次维修任务时解决问题的方案。重新制作备用镜在轨道上进行更换太昂贵且耗费时间,临时将望远镜带回地面上修理也不可能。相反,镜片错误的形状已经被精确的测量出来,因此可以设计一个有相同的球面像差,但功效相反的光学系统来抵消错误。也就是在第一次的维修任务中为哈勃配上一副能改正球面像差的眼镜。

在哈勃第一次维修任务中工作的太空人。

太空人必须全面性的进行望远镜光学系统安装和校正的工作。被选择执行任务的七位太空人,接受近百种被专门设计的工具使用的密集训练,于10天之中重新安装了几件仪器和其他的设备,计算机也被更新升级,由于高层稀薄的大气仍有阻力,在三年内逐渐衰减的轨道也被提高了。维修任务之后,望远镜恢复了计划中的品质,并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。

除了上次我们提到的那几张著名的哈勃拍摄的照片外,还有几张著名的深空照片。


哈勃深空(Hubble Deep Field, HDF)

哈勃深空(Hubble Deep Field, HDF)是一张由哈勃太空望远镜所拍摄的小区域夜空影像,等于是100米外的一颗网球。由于拍摄目标太暗淡,整张影像由进行342次曝光叠加而成,连续曝光10天,从1995年12月18日至12月28日。HDF所包含的区域几乎没有银河系内的恒星,因而,可见的3,000多个物体全部都是遥远的星系,其中更包含了目前所知最早、以及最遥远的星系。


哈勃南天深空

在哈勃深空拍摄后3年又拍摄了这张哈勃南天深空,这次南天深空的观测策略和哈勃深空相似,使用相同的相机,相同滤镜与曝光时间组合,以和哈勃深空对比。宇宙论原则阐明在大尺度上宇宙是均质和各向同性的,这意味着向任何方向观察结果都是一样的,结果也是如此。


哈勃超深空

上图内有不同年龄,大小,形状及颜色的星系。当中最小最红的100个星系在宇宙中只有8亿年历史时已存在,是人类以光学望远镜得到最深远的影像。

哈勃超深空(Hubble Ultra Deep Field,HUD)是显示的是天炉座的一小部分。该照片由于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。


哈勃极深空

哈勃极深空Hubble eXtreme Deep FieldXDF)是位于天炉座哈勃超深空影像中心的一个小区域,是目前可见光影像所见宇宙最远处,拍摄到了132亿年前的星系。拍摄该影像的曝光时间达到200万秒或大约23日。影像中最暗星系的光度甚至只有肉眼可分辨光度下限的一百亿分之一。


哈勃极深空影像在天球上面积和满月比较,数千个各自有数十亿颗恒星的星系位于一个小区域内。

哈勃的故事就讲这些吧,后天你就要去新加坡了,爸爸的情书明天也要通关了。

爱你的爸爸。

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