“哈勃”的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)讓從行星學(xué)到宇宙學(xué)的幾乎所有天文學(xué)研究領(lǐng)域經(jīng)歷一場(chǎng)革命。迄今為止，這架望遠(yuǎn)鏡共拍攝了3萬多幅天體照片以及超過57萬幅其他照片。很多宇航員都曾執(zhí)行過“哈勃”維修任務(wù)。一次又一次的維修讓“哈勃”成為歷史上制造的服役時(shí)間最長(zhǎng)的太空觀測(cè)設(shè)備。借助于例行維護(hù)和升級(jí)，“哈勃”的功率比最初發(fā)射時(shí)提高了100倍。

據(jù)國外媒體報(bào)道，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是有史以來制造的最為強(qiáng)大同時(shí)也最為多產(chǎn)的科學(xué)儀器之一。此外，這架望遠(yuǎn)鏡同樣也是現(xiàn)代科學(xué)研究史上的一項(xiàng)技術(shù)奇跡。自從1990年4月24日升空的20年來，哈勃望遠(yuǎn)鏡所拍攝的具有突破性的照片更是一次又一次讓天文學(xué)家和普通公眾陷入興奮和震驚之中。

“哈勃”的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)讓從行星學(xué)到宇宙學(xué)的幾乎所有天文學(xué)研究領(lǐng)域經(jīng)歷一場(chǎng)革命。迄今為止，這架望遠(yuǎn)鏡共拍攝了3萬多幅天體照片以及超過57萬幅其他照片。很多宇航員都曾執(zhí)行過“哈勃”維修任務(wù)。一次又一次的維修讓“哈勃”成為歷史上制造的服役時(shí)間最長(zhǎng)的太空觀測(cè)設(shè)備。借助于例行維護(hù)和升級(jí)，“哈勃”的功率比最初發(fā)射時(shí)提高了100倍。除了在科學(xué)研究方面發(fā)揮著非常重要的作用外，“哈勃”也同樣將一個(gè)又一個(gè)宇宙奇觀奉獻(xiàn)給全世界億萬家庭和學(xué)校，讓普通公眾有機(jī)會(huì)與這架令人欽佩的望遠(yuǎn)鏡一同探索神秘的宇宙。

　　以下列舉的是“哈勃”上演的五大科學(xué)發(fā)現(xiàn)

　　1.一個(gè)處于加速狀態(tài)的宇宙

通過觀測(cè)遙遠(yuǎn)爆炸恒星發(fā)出的光線，“哈勃”幫助天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了暗能量。這種能量充斥著宇宙各個(gè)角落。暗能量是一種神秘的能量形態(tài)，能夠產(chǎn)生與引力相反的排斥力。此外，這架望遠(yuǎn)鏡還發(fā)現(xiàn)了能夠證明暗能量數(shù)十億年來一直與引力“拔河”的證據(jù)。在暗能量的影響下，星系之間以不斷提高的速度彼此遠(yuǎn)離對(duì)方，進(jìn)而讓宇宙不斷膨脹并且速度越來越快。

但暗能量并不總是坐在駕駛員的位置上。通過研究遙遠(yuǎn)的超新星，“哈勃”將暗能量的歷史追溯到90億年前，當(dāng)時(shí)的宇宙體積還不及現(xiàn)在的一半。那段日子里，暗能量與引力為爭(zhēng)奪宇宙控制權(quán)展開較量。在還沒有贏得這場(chǎng)宇宙“拔河戰(zhàn)”的勝利前，暗能量便奮力抵抗宇宙物質(zhì)的引力拖拽。大約50億年前，暗能量最終在這場(chǎng)與引力的較量中獲勝。

通過進(jìn)一步了解暗能量隨時(shí)間流逝表現(xiàn)出的行為，天文學(xué)家希望能夠在揭示暗能量本質(zhì)的道路上再向前邁進(jìn)一步。暗能量在宇宙能量中的比重占到70%左右，但對(duì)于這種神秘能量，天文學(xué)家?guī)缀跻凰?br>
　　2.宇宙多大了？

一些人不愿透露自己的年齡，宇宙似乎也是如此。在哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)射升空前，天文學(xué)家為測(cè)定宇宙年齡已經(jīng)苦苦努力了很多年。他們用確定宇宙膨脹率的方式測(cè)定宇宙年齡。膨脹率這個(gè)值被稱之為“哈勃常數(shù)”。由于哈勃常數(shù)具有很高的不確定性，天文學(xué)家最后計(jì)算出的宇宙年齡并不精確，在100億年至200億年之間。

“哈勃”的其中一項(xiàng)重任就是幫助天文學(xué)家測(cè)定宇宙的準(zhǔn)確年齡。通過計(jì)算數(shù)十顆被稱之為“造父變星”的脈動(dòng)變星亮度，這架望遠(yuǎn)鏡幫助天文學(xué)家完成了測(cè)定宇宙年齡的目標(biāo)。脈動(dòng)變星的亮度是太陽的1000倍。在得出它們的亮度之后，天文學(xué)家又計(jì)算出這些恒星與地球之間的距離。通過這種研究以及其他相關(guān)分析，天文學(xué)家確定了更為精確的哈勃常數(shù)以及宇宙年齡，精確度達(dá)到5%左右。根據(jù)他們的計(jì)算，宇宙年齡應(yīng)該在137.5億年左右。

　　3.星系處于不斷成長(zhǎng)狀態(tài)

“哈勃”的外層空間觀測(cè)顯示宇宙在很久以前就已經(jīng)發(fā)生變化，這一發(fā)現(xiàn)證明，星系隨著時(shí)間流逝會(huì)通過與其他星系合并的方式“生長(zhǎng)”，最終成長(zhǎng)為我們現(xiàn)在看到的巨大星系。借助于包括“哈勃深場(chǎng)”和“哈勃超深場(chǎng)”在內(nèi)的一系列獨(dú)特觀測(cè)設(shè)備，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡對(duì)處于宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域的星系進(jìn)行了拍攝。最近，“哈勃”又將鏡頭對(duì)準(zhǔn)最為遙遠(yuǎn)的宇宙區(qū)域。在此期間，新安裝的第三代廣域照相機(jī)拍到可見光和近紅外條件下宇宙最深處的照片并發(fā)現(xiàn)了存在于宇宙年輕時(shí)期的星系，當(dāng)時(shí)的宇宙只有6億歲。

“哈勃”進(jìn)行的所有“深場(chǎng)”觀測(cè)都讓天文學(xué)家進(jìn)一步了解星系進(jìn)化。“哈勃”觀測(cè)到的星系體積比當(dāng)前的大螺旋星系以及橢圓星系小，同時(shí)形狀也更為不規(guī)則，說明大星系是在漫長(zhǎng)的歲月變遷中由體積更小的星系碰撞合并后形成。

通過研究不同時(shí)代的星系，天文學(xué)家可以了解星系如何隨時(shí)間變化。這個(gè)過程就好比是一個(gè)大相冊(cè)，里面記錄著一個(gè)人從孩童到成年的各個(gè)成長(zhǎng)階段。“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡還對(duì)星系稠密的中心區(qū)域進(jìn)行了探測(cè)，提供了幾乎所有超大星系中心地帶都含有超大質(zhì)量黑洞的決定性證據(jù)。

超大質(zhì)量黑洞是微縮版本的“怪物”，質(zhì)量是太陽質(zhì)量的數(shù)百萬乃至數(shù)十億倍。它們的引力如此巨大，以致能吞噬所有靠近的物質(zhì)。這些詭異的“吃東西機(jī)器”無法直接觀測(cè)，因?yàn)闆]有任何物質(zhì)甚至是光線逃離它們的魔爪?！肮蓖h(yuǎn)鏡提供了超大質(zhì)量黑洞存在的間接但卻強(qiáng)有力的證據(jù)。

它還幫助天文學(xué)家通過測(cè)量黑洞周圍快速運(yùn)轉(zhuǎn)的物質(zhì)速度，確定數(shù)個(gè)黑洞的質(zhì)量?！肮蓖h(yuǎn)鏡對(duì)三十多個(gè)星系的研究表明，星系和黑洞之間存在著密切聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)，黑洞質(zhì)量大小取決于其寄主星系核球的質(zhì)量。核球越大，黑洞的質(zhì)量也越大。這種親密關(guān)系意味著，黑洞可能隨其寄主星系演變，以隱藏于那些星系核心內(nèi)的氣體和恒星“為食”。

　　4.探尋系外行星蹤跡

“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡1990年發(fā)射之時(shí)，天文學(xué)家尚未在太陽系以外發(fā)現(xiàn)一顆行星。如今，已有400多顆系外行星被發(fā)現(xiàn)，其中大多數(shù)是地面望遠(yuǎn)鏡的成果。不過，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡卻對(duì)系外行星搜尋工作做出了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。這臺(tái)功勛望遠(yuǎn)鏡的研究表明，銀河系可能擁有數(shù)十億顆行星。

通過深入觀測(cè)銀河系擁擠的核球，“哈勃”發(fā)現(xiàn)了18萬顆恒星以及16個(gè)繞各類恒星軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的潛在外星球。其中五個(gè)代表新的極端類型的行星——“超短周期行星”，這些行星繞其恒星公轉(zhuǎn)的時(shí)間不到一個(gè)地球日。天文學(xué)家通過測(cè)量一顆行星從其恒星前經(jīng)過時(shí)光線的輕微變化發(fā)現(xiàn)這些天體。這類事件被稱為穿越。

這種穿越方法再次被用以對(duì)至少兩顆系外行星的大氣構(gòu)成做出第一次觀測(cè)?！肮蓖h(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果表明，一顆已知系外行星的大氣中含有鈉、氧、氫、碳等化學(xué)元素。對(duì)另一個(gè)外星球的類似研究還發(fā)現(xiàn)了二氧化碳、甲烷和水的潛在跡象。這兩個(gè)系外行星都有木星大小，由于表面溫度太高不適于生命存在。然而，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)表明，可以在繞其他恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星上測(cè)量生命的基本化學(xué)構(gòu)成。

最終，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡拍攝了一顆繞附近明亮恒星Fomalhaut運(yùn)轉(zhuǎn)的系外行星的首張可見光照片。Fomalhaut恒星位于25光年遠(yuǎn)的南魚座。一個(gè)直徑約為215億英里(約合346億公里)的巨大盤狀碎片圍繞著這個(gè)天體。而那顆行星位于盤面內(nèi)部邊緣18億英里(約合29億公里)處，這大概是土星與太陽之間距離的10倍。

　　5.揭開暗物質(zhì)神秘面紗

天文學(xué)家利用“哈勃”望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)制作出第一個(gè)暗物質(zhì)三維圖。暗物質(zhì)是一種肉眼看不見的物質(zhì)，占了宇宙總質(zhì)量的大部分，構(gòu)成了宇宙的基本結(jié)構(gòu)。暗物質(zhì)的引力作用于像氣體和塵埃這樣的正常物質(zhì)，使它們聚集形成恒星和星系。雖然天文學(xué)家看不到暗物質(zhì)，不過，通過觀測(cè)暗物質(zhì)引力令更遙遠(yuǎn)背景星系光線彎曲和變形，他們可以探測(cè)暗物質(zhì)的存在對(duì)星系團(tuán)的影響，這種現(xiàn)象被稱為引力透鏡(gravitational lensing)。

天文學(xué)家利用“哈勃”望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合引力透鏡技術(shù)，通過研究50萬個(gè)遙遠(yuǎn)的星系的照片，繪制出暗物質(zhì)的三維圖。新圖提供了迄今主要以星系存在的正常物質(zhì)聚集于最稠密暗物質(zhì)區(qū)域的最佳證據(jù)。該圖追溯了宇宙起源，揭示了一個(gè)由暗物質(zhì)構(gòu)成的松散網(wǎng)絡(luò)。天文學(xué)家還利用“哈勃”望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)暗物質(zhì)在星系團(tuán)大碰撞時(shí)的分布。

例如，他們結(jié)合“哈勃”望遠(yuǎn)鏡和錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)和以熾熱氣體形式存在的正常物質(zhì)被兩組星系(被稱為“子彈星團(tuán)”)之間的碰撞所分開。天文學(xué)家在另一項(xiàng)利用“哈勃”望遠(yuǎn)鏡對(duì)別的星系團(tuán)所做的引力透鏡效應(yīng)研究中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)鬼影似的暗物質(zhì)環(huán)，這個(gè)暗物質(zhì)環(huán)是很久以前由兩個(gè)巨大的星系團(tuán)碰撞形成的。

天文學(xué)家以前就曾懷疑，如果它們僅僅依賴于看得見的恒星的引力作用，此類星系團(tuán)可能會(huì)分崩離析。暗物質(zhì)環(huán)其實(shí)是兩個(gè)星系團(tuán)碰撞期間與正常物質(zhì)分離的暗物質(zhì)漣漪。對(duì)星系團(tuán)碰撞的電腦模擬結(jié)果表明，兩個(gè)星系團(tuán)撞在一起的時(shí)候，暗物質(zhì)會(huì)穿過這兩個(gè)星系團(tuán)的中心地帶。隨著暗物質(zhì)從中心地帶向外移動(dòng)，它的速度開始在引力作用下慢下來，并堆積起來。