本周一， 哈勃太空望遠鏡迎來了它27周歲的生日 。 擺脫了地球大氣對星辰影像的干擾， 哈勃太空望遠鏡給人類打開了一扇新的宇宙之門， 使天文學家們獲得了迄今為止最深入、最敏銳的太空光學影像， 為宇宙起源、星系演化、黑洞結構許多基本天文學問題的研究提供了不可替代的數據 。

（正在太空中工作的哈勃望遠鏡）

2016年3月3日， 天文學家們宣布他們用哈勃望遠鏡創造了一項新紀錄：他們成功的觀測到了一個編號為GN-z11的星系， 創造了哈勃太空望遠鏡迄今為止距離最遠的觀測記錄 。 GN-z11也是人類有史以來看到的最遠的星系， 將人類天文觀測的界限拓展到了接近宇宙邊緣的位置 。


（距離地球134億光年的GN-z11星系在哈勃的觀測圖中僅僅是一個亮點）

GN-z11離我們有多遠呢？當一束光從GN-z11上發出后， 以約每秒30萬公里的速度在宇宙中飛馳 。 到達地球附近、被哈勃望遠鏡捕獲時， 時間已經過去了134億年 。 也就是說， GN-z11和地球之間的距離是134億光年 。
地球和其他大行星圍繞太陽這顆恒星公轉， 形成了太陽系 。 而幾千億顆像太陽這樣的恒星， 又共同組成了我們所在的銀河系 。 GN-z11在觀測圖片上看起來僅僅是一個不起眼的亮點， 但它和銀河系一樣， 也是一個包含眾多恒星的星系 。 天文學家們分析發現， 這個星系是個“小不點” 。 它的大小只有銀河系的4%， 恒星質量只有銀河系的1% 。 在這個星系中， 一片生機盎然的“造星運動”正在蓬勃進行中：新的恒星正以超過今天的銀河系20倍的速度產生， 使這個星系變得更加明亮， 這才讓天文學家們有機會觀測到它 。 然而， 現在能夠看到的是這個星系134億年前的樣子 。 那時， 產生宇宙的大爆炸剛剛過去4億年， 因此GN-z11也給天文學家們提供了研究宇宙形成早期情況的絕佳樣本 。 如今它變成了何種景象， 我們無從知曉 。



鳴笛駛來的火車， 在接近和遠離時， 我們所聽到的汽笛音調會有所變化 。 這是因為火車的移動使得觀察者耳朵所聽到的聲波頻率發生了變化 。 在接近觀測者時， 頻率變高， 波長變小， 在遠離觀測者時， 頻率變低， 波長變大 。 物理學上將這種現象稱為多普勒效應 。 在宇宙中， 多普勒效應為天文學家們提供了一把“量天尺” 。 組成宇宙萬物的每種原子在吸收或發出光時， 波長是固定的 。 我們可以在實驗室中測量這些波長， 再在天文觀測的光譜中尋找相應的吸收線或發射線 。 當星體遠離我們時， 這些譜線將向波長變長的方向移動 。 因為紅光處在光譜中的波長較長的那一邊， 天文學家們將這種現象稱為“紅移” 。 星體跑的越快， 紅移的程度就越強 。


（星體遠離觀測者時會出現紅移現象， 反之則出現藍移現象）

哈勃太空望遠鏡是以美國天文學家愛德溫·鮑威爾·哈勃的名字命名的 。 哈勃在天文學研究中的一個重要貢獻， 是發現來自遙遠星系光線的紅移與它們和地球間的距離成正比 。 在大爆炸之后， 宇宙至今仍處于加速膨脹的狀態， 其他星系遠離地球的速度， 隨著時間演進， 應該會持續地增快 。 當天文學家們精準測量出一個被稱作“哈勃常數”的數值后， 就可以根據星系紅移的多少來計算星系與我們的距離 。 研究GN-z11的天文學家們正是根據這條定律計算出了該星系的距離， 確認這個星系打破了在2015年創造的最遠觀測記錄， 將我們對宇宙觀測的疆界又向前推進了3億光年 。

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