比最遠還遠的宇宙圖像：哈勃超深空場！

上期我們有幸目睹了人類有史以來第一張最遙遠的可觀測宇宙的極限照片——「哈勃深空場」，看到宇宙第一代恆星和星系的星光，這是人類追尋宇宙起源的重大里程碑。儘管如此，但這不是終點，還有更多未知地帶需要探索。

1995年「哈勃深空場」僅僅鎖定的是，北斗星附近的一小塊天區（北天極），天文學家擔心，這或許並不能代表宇宙整體。於是，關注點轉向南天極。這就是著名的「哈勃南天深空場」Hubble Deep Field South。與此同時，1995年那次觀測就被改叫「哈勃北天深空場」Hubble Deep Field North。

在1998年9月、10月期間，哈勃專門拍攝了「哈勃南天深空場」，為期10天，觀測杜鵑座附近的一小塊天區，曝光130萬秒，拍攝995張照片，幾乎是3年前北天深空場拍攝量的3倍。

這就是「哈勃南天深空場」。

這是之前的「哈勃北天深空場」。

對比這兩次深空場星圖，到底有何不同？這背後又隱藏著什麼重要信息？

在這兩次巡天觀測中，天文學家發現，遙遠的星系與銀河系附近可見的旋渦星系、橢圓星系明顯不一樣。這意味著什麼呢？一度佔據主流的「穩態宇宙理論」不攻自破，再也站不住腳了。

就在上世紀中期，多數天文學家相信非常遙遠的星系跟較近的星系本質都相同，因此宇宙並非起源所謂的一次大爆炸，而是存在於無限時空里，也就是說不管在多大尺度範圍內，任意時間內，觀測宇宙幾乎都是差不多的。

但是，事實遠勝於理論，通過這兩次哈勃深空場的巡天照片卻發現星系的性質並不是這樣，旋渦星系、橢圓星系明顯不一樣。因此戲劇性地證明穩態宇宙理論的不可信。更富戲劇化的是，這一鐵證恐怕讓一位天文學家最沒面子了（如果有的話），他就是已故天文學家弗雷德·霍伊爾，因為他在生前是一位穩態宇宙的堅定鼓吹者，就是他最早叫響的「宇宙大爆炸」Big Bang，不過是為了譏諷大爆炸理論。

故事還在繼續。儘管哈勃兩次深空場大獲全勝，但是業界都心知肚明，哈勃還沒有捕捉到來自最早恆星和星系的光，一個比最遠還遠的星圖拍攝計劃開始啟動了。

不過這一次沒讓哈勃單打獨鬥，而是聯手其他大天文台——斯皮策太空望遠鏡、錢德拉X射線天文台、地面望遠鏡和歐洲空間局的赫歇爾天文台、XMM-牛頓空間天文台，聯合開展「大型天文台宇宙起源深空場巡天」Great Observatories Origins Deep Survey，簡稱GOODS計劃。

結果誕生了「哈勃深空場」升級版——「哈勃超深場」Hubble Ultra Deep Field，簡稱HUDF。

2003年和2004年，哈勃在此期間歷時4個月的觀測，對準天爐座Fornax附近的一個微小天區，利用新安裝的哈勃第三代廣角相機WFC3和紅外相機IR camera，進行了800次曝光，實際觀測時間持續11多天，大約100萬秒，拍下幾萬個呈現不同顏色、形狀、尺寸的星系。

NASA一份觀測報告這樣描述：「這片區域中隨意分布著古怪星系動物園。一些看起來像牙籤，還有一些就像手鐲上的連接扣。」

這就是2004年公布的哈勃超深場。大家知道，因為紅外線是無色不可見的，要想被我們肉眼看得見，就得在圖像處理時分配顏色，轉換成我們看得見的光。所以，圖中不同顏色的星光分別對應著紅外線的短、中、長、近紅外光波——藍光1.05微米；綠光1.25微米；紅光1.6微米。圖中，最暗的天體是我們肉眼可見光的十億分之一。

重點在於，「哈勃超深場」裡面包含130億年左右的星系，也就是宇宙大爆炸後4到8億年形成的星系，是否意味著這就是宇宙最早一批正在形成恆星的星系呢？天文學家們爭論不休。

但最終答案是否定的。因為2004年公布的哈勃超深場缺少關鍵的一環，沒有覆蓋紫外線波段的星光。於是，在之後的十年間，來自國際各大天文台的GOODS計劃，收集大量相關數據，繼續升級設備，補拍紫外線波段，最終補上了這一環。

這就是2014年公布的新一代「哈勃超深場」。跟2004年版相比，增加的深紫外光譜清晰可見，這些紫外線星光來自最大、最小和最亮的形成期的恆星。

問題來了，這就是宇宙第一代星系嗎？答案還是否定的。天文學家普遍認為，宇宙大爆炸後不到4億年時，就有星系誕生了。只是暫時還無法被哈勃觀測到。

就這樣，新一輪捕捉最深遠的宇宙圖像即將到來，這就是比「哈勃超深場」最遠極限還遠的「哈勃極深場」！

我們下期再會。

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