每个波长都在述说着别样的故事，揭秘哈勃望远镜成像背后的秘密

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@小白创作中心

每个波长都在述说着别样的故事，揭秘哈勃望远镜成像背后的秘密

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https://m.xianjichina.com/special/detail_544403.html

哈勃望远镜，作为人类迄今最强大的天文观测设备之一，能够看到上百亿光年远的星系。这个问题一直让人们感到神秘和惊叹。其实，哈勃望远镜是一种空间望远镜，它的原理是通过收集和聚焦天体射出的电磁波来获取宇宙中的信息。这些电磁波包括可见光、紫外线、红外线等波长范围。

哈勃望远镜能够观测到太阳系外行星，正是因为它具备了以下特点：

高分辨率：哈勃望远镜的望眼具有高分辨率，能够清晰地看到宇宙中遥远的物体。
高灵敏度：哈勃望远镜能够捕捉到很微弱的光，这使得它能够观测到遥远星系中的光线。
无大气干扰：由于哈勃望远镜位于地球外部空间，没有地球大气层的扰动，因此能够更清晰地观测宇宙。

每个波长都在述说故事

哈勃望远镜最突出的优势是可以探测到被地球大气层完全阻挡的光，比如紫外线。通过探测这些波长的光，哈勃能够发现很多东西，比如新形成的恒星，这些是在地球上是看不到的。哈勃的另一个功能是处理探测数据，把原始的数据变成一张彩色照片，呈现在我们面前。毕竟认得眼睛只能看到可见光谱范围内的景象。

让很多人没有想到的是，哈勃探测收集的第一手数据都是黑白的。这与哈勃光学系统工作原理有关。哈勃望远镜中有个滤光器，顾名思义就是过滤波长的仪器。它只允许特定波长的光通过，当特定波长的光子通过时，滤光器后面的电子探测器会记录光子的位置。大量光子通过滤光器后，光学系统就能得到一个单一波长的光子图案。但是由于不同的天文现象会发出不同种类的光，一个单一的波长不会呈现出一个完整的图像。

比如，如果用X射线波长观察附近的三角座大星系，能看到的是大部分的星际气体；如果用紫外线波长观察，就能发现哪里有恒星形成。

每个波长都在述说着别样的故事。哈勃通过将所记录的不同波长的黑白图像合成在一起，添加颜色，就能为我们呈现出一幅幅壮美的宇宙图景。比如，多波长的仙女座星系视图显示了在无线电光、红外光、可见光、紫外线和X射线光中所揭示的。气体、尘埃、恒星和恒星残余物在不同能量和不同温度下发出光，都可以突出显示，这取决于选择哪个波长。

哈勃的宇宙捕捉尺度

哈勃利用其固定的观测范围和必要时的镶嵌技术，捕捉到了从近在咫尺的球状星团 NGC 1651 到遥远星系的各种宇宙尺度的图像。这张哈勃太空望远镜图片显示的是一个名为 NGC 1651 的球状星团。与最近另一张“本周图片”中的天体一样，它位于约 16.2 万光年之外，银河系最大、最亮的卫星星系--大麦哲伦云（LMC）中。

这幅图像的一个显著特点是球状星团几乎占满了整幅图像，尽管球状星团的直径只有大约 10 到 300 光年（NGC 1651 的直径大约为 120 光年）。相比之下，许多哈勃每周图片中的星系（直径可达数千万或数亿光年）也或多或少地占满了整幅图片。

虽然，绝大部分人的理解是，哈勃望远镜和其他大型望远镜能够像地球上的专业相机一样，通过放大来观测大小迥异的天体。然而，虽然小型望远镜可以在一定程度上放大或缩小，但大型望远镜却不能。每台望远镜的仪器都有固定的“视场”（一次观测所能观测到的天空区域的大小）。例如，哈勃的宽视场照相机 3（WFC3）的紫外线/可见光通道，也就是用于收集本图所用数据的通道和仪器，其视场大约为从地球上看到的月球直径的十二分之一。每当 WFC3 进行观测时，它所能观测到的天空区域就这么大。

事实上，在这张图片中，球状星团的正左侧还潜藏着一个遥远的螺旋星系--虽然它无疑比这个星团大得多，但在这里显得很小，足以与前景恒星融为一体！其次，跨越天空不同部分的多幅图像可以镶嵌在一起，为哈勃视场太大的天体生成单幅图像。