这就是天文领域最重要的影像

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　　编译：毛明远
　　校对：牧夫天文校对组
　　后台：董腾晨，李子琦
　　来源：Forbes宇宙大爆炸专栏，作者Ethan Siegel
　　这个哈勃深场影像虽然只是展示了一个小小的天区，但却蕴藏着巨大的宇宙时空奥秘。尽管这片区域虽然仅仅覆盖了宇宙的1/100,000,000，不过我们仍旧凭此发现了近1000个从未见过的星系，这是我们了解宇宙的一个宝藏。R. WILLIAMS (STSCI), THE HUBBLE DEEP FIELD TEAM AND NASA/ESA
　　自1990年发射至今，美国宇航局的哈勃空间望远镜为我们打开了一扇研究宇宙的窗户。
　　1990年4月25日，发现号航天飞机顺利地释放了哈勃空间望远镜。哈勃望远镜已持续服役超过30年。2009年5月11日，亚特兰蒂斯号将7名航天员送上太空维修哈勃望远镜，这是哈勃望远镜的最后一次维护。它拥有2.4米口径的主镜，它每分钟的进光量相当于6.3英寸望远镜持续观测3小时45分，而且它身处没有大气干扰的太空中！NASA/SMITHSONIAN INSTITUTION/LOCKHEED CORPORATION
　　最初任务阶段中，1993年的首次太空维护意义重大。
　　1993年，宇航员在第一次维修任务中移除了哈勃的宽场和行星相机，并安装了功能更强大的组件，这使得哈勃更加强大，1993年-2009年间新组件为我们带来了很多重大科学发现。NASA
　　1993年的维护任务修复了哈勃望远镜主镜的瑕疵。
　　这次主镜修复意义重大，我们可以对比前后的区别。NASA / STSCI
　　其次，升级了宽场和行星相机。
　　第二代的宽场和行星相机常年来都是哈勃的主力设备，它拥有48种滤镜可以记录从远紫外到可见光再到近红外波段。它的核心是一个L形状的三元组件宽场传感器和一个类似的高分辨率行星相机。NASA / STSCI
　　一个颇具争议的风险提议哈勃深场观测启动了。
　　即使是现今，虽然我们有哈勃空间望远镜，但我们能够观测到的宇宙信息仍然非常有限，受制于我们的观测能力，很多遥远的星系仍然深藏在宇宙中。NASA, ESA, AND A. FEILD (STSCI)
　　它计划对一个天区反复拍摄。
　　这个标记出的貌似空白的L形区域，科学家继续用哈勃深场持续观测，虽然它看似虚无，但其实是一个窥探宇宙深处的机会。NASA / DIGITAL SKY SURVEY, STSCI
　　如果这次观测没有收获，那就意味着我们浪费了哈勃宝贵的观测资源。
　　通过多波段长曝光观测，最初的深场观测结果令人满意，我们首次观测到如此遥远的星系。R. WILLIAMS (STSCI), THE HUBBLE DEEP FIELD TEAM AND NASA
　　然而，结果令人振奋，我们发现了更遥远的星系。
　　通过早期的哈勃深场观测，我们发现了几百个从未见过的星系，每个星系拥有几十亿颗恒星，这些星系的形状和年龄各异，而且其中恒星形成阶段千差万别。R. WILLIAMS (STSCI), THE HUBBLE DEEP FIELD TEAM AND NASA
　　我们扩展了观测的时间和空间尺度，从而发现了更多星系。
　　封面图片：距离我们50-60亿光年的阿贝尔370，它的条纹和弧线就是暗物质和引力透镜效应的最好证据。透镜星系更加遥远。科学家已成立项目组寻找那些遥远的透镜星系。NASA, ESA/HUBBLE, HST FRONTIER FIELDS
　　之后，长曝光的深场成像成为哈勃空间望远镜的常规观测任务。
　　这个边缘不整齐的图像是由哈勃空间望远镜先进勘测相机的575张影像合成的。每张照片大约是满月直径的1/10。ANTON KOEKEMOER (STSCI) AND NICK SCOVILLE (CALTECH)
　　我们可以持续长达23天的极深场观测，这是目前我们观测宇宙深处的极限。
　　哈勃极深场仅仅观测了1/32000000的天区，已经发现了5500个星系。但科学家估计这也仅仅是这个区域的10%的星系，大约90%的星系因为太遥远而哈勃分辨率有限仍然无法被观测。HUDF09 AND HXDF12 TEAMS / E. SIEGEL (PROCESSING)
　　我们的可见宇宙大约有2万亿个星系。
　　这个非常小的极深场观测提供了一个非常重要的概念：我们计算观测到星系数量，让后按照这个推算整个天区，星系的数量是1700亿，然后考虑到很多遥远暗淡的星系我们还无法观测到，这个因素估计是10，科学家推测可见宇宙大约有2万亿个星系。NASA, ESA, H. TEPLITZ AND M. RAFELSKI (IPAC/CALTECH), A. KOEKEMOER (STSCI), R. WINDHORST (ARIZONA STATE UNIVERSITY), AND Z. LEVAY (STSCI)
　　即使有哈勃空间望远镜，我们仅仅能观测到可见宇宙中10%的星系。
　　如图所示哈勃极深场影像观测的波段和光学能力是有限的，一定距离下我们可以看到一些星系的结构特征，但更远距离的星系就已经缺乏细节特征了，也就是这些遥远星系并不是影像中看似小规模、暗淡和缺乏特征的。NASA, ESA, AND Z. LEVAY, F. SUMMERS (STSCI)
　　即将发射的詹姆斯韦伯空间望远镜将开启天文观测的新纪元！（译者：虽然屡屡跳票，但＂鸽王＂一飞冲天的日子越来越近了！）
　　詹姆斯韦伯空间望远镜和哈勃空间望远镜口径对比；左上为各个空间望远镜观测波段的分布情况。NASA / JWST
　　2022年，科学家有望通过詹姆斯韦伯空间望远镜观测那些遥远、暗淡的星系。
　　同样是观测遥远暗淡的星系，计算机模拟了詹姆斯韦伯空间望远镜的成像效果。它0.6平方度的视场可以在近红外波段观测到多达50万个星系，并能揭示出前所未有的细节。JADES COLLABORATION FOR THE NIRCAM SIMULATION
　　詹姆斯韦伯空间望远镜更高的分辨率将帮助我们突破哈勃的观测极限。
　　詹姆斯韦伯空间望远镜的近红外相机的0.6平方度视场大约相当于3个满月。除此之外，它还可能以0.2平方度视场观测中红外波段。EYHAN KARTALTEPE (RIT); CAITLIN CASEY (UT AUSTIN); AND ANTON KOEKEMOER (STSCI) GRAPHIC DESIGN CREDIT: ALYSSA PAGAN (STSCI)
　　责任编辑：毛明远
　　牧夫新媒体编辑部
　　『天文湿刻』 牧夫出品
　　译者推荐《火星救援》作者Andy Weir的新作
　　《Project Hail Mary》
　　这是一部脑洞大开的优秀科幻小说，很奇特！