第28章 冥王星的仙气飘飘(4/4)

首发：~第28章 冥王星的仙气飘飘

工作原理

宇宙中的光线照射到主镜上，反射到副镜，再从副镜反射穿过主镜上的一个洞，被仪器接收，仪器将光线收集并转化为电信号或数字信号，记录并传输回地球，经处理后形成天体的图像和光谱数据。

观测优势

- 高分辨率：位于地球大气层之上，不受大气抖动、散射和吸收等因素的影响，能够拍摄到极其清晰和细节丰富的天体图像。

- 宽波段观测：可以观测从紫外线到可见光再到近红外线的广阔波段范围，为研究天体的物理性质和化学组成提供了丰富的信息。

科学贡献

- 宇宙学方面：通过对遥远星系中造父变星的观测，精确测定了宇宙的膨胀速度，即哈勃常数；发现了宇宙正在加速膨胀，促使了暗能量理论的提出。

- 星系演化方面：观测到了不同年龄和类型的星系，揭示了星系从原始状态到复杂结构的演化过程。

- 恒星形成方面：拍摄到了恒星形成区的详细图像，帮助科学家了解恒星的形成机制和演化过程。

- 太阳系研究方面：对太阳系内的行星、卫星、小行星和彗星等天体进行了观测，提供了它们的表面特征、大气层组成和气候等方面的重要信息。

哈勃望远镜还发现了许多其他天体，以下是一些较为着名的：

类星体

- 3c 273：位于室女座，距离地球约25亿光年，是人类历史上首个被确认的类星体。其中心有一个质量约为太阳886亿倍的超大质量黑洞，不断吞噬物质并释放巨大能量。

- z229-15：位于天琴座，距离地球39亿光年，兼具活跃星系核、类星体和塞弗特星系的特征。

星系

- 大量遥远星系：在观测中发现了许多距离地球数十亿光年的星系，帮助科学家了解星系的形成和演化过程。

- 超级星系：一些质量和体积巨大、包含大量恒星的超级星系，对研究宇宙中星系的多样性和演化具有重要意义。

恒星及恒星系统

- 原行星盘：在猎户座等恒星形成区观测到许多原行星盘，即由气体和尘埃组成的围绕年轻恒星的盘状结构，为行星的形成提供了物质基础。

- 系外行星：虽然大部分系外行星是由地面望远镜发现的，但哈勃望远镜在研究外星世界方面也有重要贡献，如首次确定了一颗系外行星的大气成分，并对北落师门b进行了可见光成像。

其他天体

- 伽马射线暴源星系：发现伽马射线暴通常发生在正在积极形成恒星且金属含量低的星系中，为研究伽马射线暴的起源提供了线索。

- 苏梅克-列维9号彗星：观测到了这颗彗星与木星的壮观撞击过程，为研究天体撞击和木星的大气层提供了宝贵资料。

哈勃望远镜观测系外行星主要有以下几种方法：

直接成像法

- 原理：直接对行星拍照，以获得其光度、温度、大气、轨道等信息。

- 操作难点：要求行星自身尺寸足够大，且与母恒星距离不能过近，否则会被恒星光芒掩盖。同时，需要借助日冕仪等设备来遮挡恒星光线，对望远镜的性能和精度要求极高。

凌星法

- 原理：当行星从恒星前方经过时，会遮挡恒星光线，导致恒星亮度略微下降，通过监测恒星亮度变化来发现行星。

- 操作难点：只有行星轨道与观测者视线对齐时才能观测到，且检测的虚假率较高。

径向速度法

- 原理：行星围绕母恒星运行时，会给恒星一个牵引力，导致恒星相对于地球前后位移，使恒星发出的光产生红移和蓝移，由此可推导出恒星的径向速度，进而推测出行星的质量、周期等信息。

- 操作难点：这种方法只能估计行星的最小质量，且对于轨道和地球视向垂直的行星很难探测。

哈勃望远镜在观测系外行星方面取得了诸多重要成果，主要包括以下几个方面：

大气成分探测

- 首次发现二氧化碳：2008年，哈勃望远镜首次在一颗“热木星”的大气层中检测到二氧化碳的存在。

- 探测到多种气体：在一些系外行星的大气中探测到了可能的生命迹象，如氧气、臭氧和甲烷等气体；还在hdb中探测到了钠和水的特征；对trappist-1系统宜居带中的地球大小行星进行光谱调查，发现至少内部的五颗行星似乎不包含类似于海王星等气态行星的富氢大气层，可能富含二氧化碳、甲烷和氧气等较重的气体。

行星特征与环境研究

- 观测行星大气变化：通过长期观测，发现一些系外行星的大气中存在着复杂的气象现象，如风暴、云带等，并且这些现象会随时间发生变化。

- 确定行星轨道参数：通过对系外行星的长期观测和数据分析，能够确定行星的轨道周期、轨道半径、偏心率等参数，帮助天文学家更好地了解行星的形成和演化过程。

- 研究行星形成机制：通过对不同类型系外行星的观测和分析，为行星形成的理论模型提供了重要的观测依据，帮助天文学家更好地理解行星在恒星周围的形成和演化过程。

对太阳系外行星系统的认识

- 发现多行星系统：帮助天文学家发现了许多包含多颗行星的太阳系外行星系统，如trappist-1系统等，这些发现改变了我们对行星系统形成和演化的认识。

- 探索行星分布规律：通过对大量系外行星的观测和统计分析，天文学家发现系外行星的分布与恒星的类型、质量、金属丰度等因素有关，为研究行星系统的形成和演化提供了重要线索。

哈勃望远镜发现的系外行星中，距离地球最近的是ltt1445ac，它位于距离地球225光年外的波江座方向。