哈勃太空望远镜：天文学家分享17张最佳空间照片

在这个特殊的功能中，我们邀请顶级天文学家亲自挑选与其最具科学相关性的哈勃太空望远镜图像。他们选择的图像并不总是丰富多彩的荣耀镜头，这些镜头遍布互联网上无数“最好的”画廊，而是它们的影响来自于他们揭示的科学见解。

Tanya Hill，维多利亚博物馆

我最喜欢的天文物体是猎户座大星云 - 一种美丽且附近的气体云，它正在积极地形成恒星。当我第一次通过小型望远镜看到星云时，我是一名高中生，它给了我一种成就感，可以手动将望远镜指向正确的方向，经过一段时间的狩猎后，最终将它追踪到天空（望远镜上没有自动“转到”按钮）。

当然，我在很久以前的夜晚看到的是一种非常精致和细细的黑色和白色气体云。哈勃所做的一件好事就是揭示宇宙的颜色。猎户座大星云的这个形象，是我们最好的机会，可以想象如果我们可以去那里近距离看它会是什么样子。

哈勃的许多影像已经成为标志性的，对我来说，欣喜的是看到它的美丽图像将科学与艺术融合在一起，吸引着公众。我办公室的入口处有一张巨大的图像墙，上面有一张4米宽，2.5米高的墙。我可以告诉你，这是开始每个工作日的可爱方式。

蒙纳士大学迈克尔布朗

1994年7月，Shoemaker Levy 9彗星碎片与木星的撞击是天文学家第一次提前警告行星碰撞。世界上许多望远镜，包括最近修好的哈勃望远镜，都把目光投向了巨大的行星。

彗星撞击也是我观察天文学的第一次专业经验。从斯特罗姆山上的一个寒冷的圆顶，我们希望看到木星的卫星反射来自彗星碎片的光线撞击木星的远端。不幸的是，我们没有看到木星卫星的闪光。

然而，哈勃得到了令人惊讶和意想不到的观点。对木星远端的影响产生的羽状物远远高于木星的云层，从地球上可以看到它们。

当木星在其轴上旋转时，会看到巨大的黑色伤痕。每个疤痕都是彗星碎片撞击的结果，有些疤痕的直径大于月球。对于全球的天文学家来说，这是令人惊叹的景象。

爱荷华大学William Kurth

这对图像显示了2013年土星北极附近发生的壮观的紫外极光灯光。这两幅图像相隔18小时拍摄，但显示极光的亮度和形状发生了变化。我们使用这些图像来更好地了解太阳风对极光的影响程度。

我们使用像我的天文学家同事那样获得的哈勃照片来监视极光，同时使用围绕土星轨道的卡西尼号太空船来观察与灯相关的无线电辐射。我们能够确定极光的亮度与更高的无线电强度相关。

因此，我可以使用卡西尼的连续无线电观测来告诉我极光是否有效，即使我们并不总是有图像可供查看。这是一项巨大的努力，包括许多卡西尼号研究人员和地球天文学家。

约翰克拉克，波士顿大学

这颗木星北极光的远紫外图像显示了哈勃望远镜科学仪器能力的稳步提升。太空望远镜成像光谱仪（STIS）图像首次显示了我们刚刚开始理解的全范围的极光辐射。

早期的宽场行星相机2（WFPC2）相机已经证明木星的极光发射与行星一起旋转，而不是与太阳的方向固定，因此木星的行为与地球不同。

我们知道，从Io沿磁场流向木星的兆安电流中存在极光，但我们不确定其他卫星会发生这种情况。虽然有很多木星的紫外线图像与STIS一起拍摄，但我喜欢这个，因为它清楚地显示了木星的卫星Io，Europa和Ganymede的磁性足迹的极光发射，而Io的发射清楚地显示了极光幕的高度。对我来说，它看起来是三维的。

澳大利亚天文台Fred Watson

仔细看看矮行星冥王星的这些图像，它们显示了哈勃望远镜能力极限的细节。几天后，他们将成为旧帽子，没有人会再费心去看他们。

为什么？因为在5月初，New Horizo​​ns太空船将与冥王星足够接近，因为它的相机能够显示出更好的细节，因为该工艺接近7月14日的会合点。

然而，这一系列的图像 - 可以追溯到21世纪初 - 给了行星科学家迄今为止最好的见解，杂色的颜色揭示了冥王星表面化学的微妙变化。例如，在中心图像中突出的淡黄色区域具有过量的冷冻一氧化碳。为什么那应该是未知的。

考虑到冥王星只有我们自己卫星直径的2/3，但距离我们的距离近13,000倍，哈勃的图像更加引人注目。

Chris Tinney，新南威尔士大学

我曾经把我的妻子拖进我的办公室，自豪地向她展示了英国 - 澳大利亚望远镜拍摄的一些成像观察结果，其中包括（当时）新的和当时最先进的8,192 x 8,192像素成像仪。图像太大了，它们必须打印在多个A4页面上，然后粘在一起，形成一个巨大的黑白地图，覆盖整个墙壁的星系团。

当她看了一眼，说：“看起来像霉菌。”

这只是表明最好的科学并不总是最漂亮的。

我从HST中选出的最佳影像是2012年的另一张黑白图像，也“看起来像模具”。但埋藏在图像的核心是一个显然不起眼的微弱点。然而，它代表了当时发现的褐矮星最冷的例子的确认检测。远离太阳不到10秒差距（32.6光年）的物体，温度约为350开尔文（77摄氏度） - 比一杯茶更冷！

直到今天，它仍然是我们在太阳系外发现的最冷的紧凑物体之一。

Lucas Macri，得克萨斯A&M大学

2004年，我参与了一个团队，该团队使用最近在哈勃望远镜上安装的高级巡天相机（ACS）在45天内在12个不同的场合观察附近螺旋星系（Messier 106）盘的一小部分区域。这些观测结果使我们能够发现超过200个造父变星，这些变量对于测量到星系的距离非常有用，并最终确定宇宙的膨胀率（适当地命名为哈勃常数）。

这种方法需要对Cepheid光度进行适当的校准，这可以在Messier 106中完成，这要归功于通过对水的无线电观测获得的到该星系的距离的非常精确和准确的估计（2480万光年，给出或取3％）。云在其中心绕着巨大的黑洞轨道运行（不包括在图像中）。

几年后，我参与了另一个项目，该项目使用这些观测值作为强大的宇宙距离阶梯的第一步，并确定了哈勃常数的值，总不确定度为3％。

宾夕法尼亚州立大学Howard Bond

最令我兴奋的图像之一 - 即使它从未成名 - 是我们第一个在奇怪的爆炸性恒星V838 Monocerotis周围的光回声。它的爆发是在2002年1月发现的，大约一个月后发现它的光回声，都来自小型地面望远镜。

虽然来自爆炸的光线直接传播到地球，它也会向外侧射出，从附近的尘埃中反射出来，然后到达地球，产生“回声”。

2002年3月，宇航员为哈勃服务，安装了新的高级巡天相机（ACS）。 4月，我们是第一批使用ACS进行科学观察的人之一。

我总是喜欢认为美国宇航局不知何故知道V838发出的光线在距我们20000光年远的地方，并及时安装了ACS！即使只有一种颜色，图像也很棒。在接下来的十年中，我们获得了更多哈勃望远镜的回声观察，它们是最引人注目的，并且非常有名，但我仍然记得当我看到第一个时感到敬畏。

爱荷华大学的Philip Kaaret

星系形成恒星。这些恒星中的一些通过坍缩成黑洞而结束了他们的“正常”生活，但随后开始了新的生命，因为强大的X射线发射器是由吸入伴星的气体驱动的。

我获得了美杜莎星系的哈勃图像（红色），以更好地理解黑洞X射线双星和恒星形成之间的关系。美杜莎引人注目的外观之所以出现，是因为它是两个星系之间的碰撞 - “头发”是一个星系的残余物被另一个星系的引力撕裂。图像中的蓝色显示X射线，用钱德拉X射线天文台拍摄。蓝点是黑洞双星。

早期的研究表明，X射线双星的数量与主星系形成恒星的速率成正比。这些美杜莎的图像让我们可以证明，即使在银河碰撞中，同样的关系仍然存在。

Mike Eracleous，宾夕法尼亚州立大学

一些哈勃太空望远镜图像对我很有吸引力，可以显示相互作用和合并的星系，例如天线（NGC 4038和NGC 4039），小鼠（NGC 4676），车轮星系（ESO 350-40），以及许多其他人没有绰号。

这些是在星系演化中常见的暴力事件的壮观例子。这些图像为我们提供了关于这些相互作用过程中发生的事情的精致细节：星系的扭曲，气体向中心的引导以及恒星的形成。

当我向公众解释我自己的研究背景，这些星系中心的超大质量黑洞吸收气体时，我发现这些图像非常有用。特别整洁有用的是由弗兰克萨默斯在太空望远镜科学研究所（STScI）制作的视频，通过比较这些图像与星系碰撞模型来说明我们所学到的。

Michael Drinkwater，昆士兰大学

我们最好的计算机模拟告诉我们星系通过碰撞和相互融合而成长。同样，我们的理论告诉我们，当两个螺旋星系碰撞时，它们应该形成一个大的椭圆星系。但实际上看到它发生完全是另一个故事！

这幅美丽的哈勃望远镜图像捕捉到了星系碰撞。这不仅告诉我们我们的预测是好的，而且它让我们开始计算细节，因为我们现在可以看到实际发生了什么。

随着气体云层的碰撞和随着螺旋臂分裂而发生的巨大扭曲，触发了新的恒星形成的烟花。在我们完全理解大型星系的形成之前，我们还有很长的路要走，但这样的图像正在指明道路。

ICRAR-Curtin大学Roberto Soria

这是一个准直射流的最高分辨率视图，由M87星系核中的超大质量黑洞驱动（处女座群中最大的星系，距我们5500万光年）。

射流从黑洞周围的热等离子区域（左上方）射出，我们可以看到它在整个银河系中向下流动，距离为6000光年。在这个令人惊叹的图像中，射流的白/紫光是由围绕磁场线旋转的电子流产生的，其速度约为光速的98％。

了解黑洞的能量预算是天体物理学中一个具有挑战性和引人注目的问题。当气体落入黑洞时，大量的能量以可见光，X射线，以及几乎以光速传播的电子和正电子射流的形式释放出来。通过哈勃望远镜，我们可以测量黑洞的大小（比我们银河系的中心黑洞大一千倍），射流的能量和速度，以及准直它的磁场结构。

宾夕法尼亚州立大学简查尔顿

当我的哈勃太空望远镜建议于1998年被接受时，它是我生命中最大的刺激之一。想象一下，对我来说，望远镜会捕捉斯蒂芬的五重奏，这是一个令人惊叹的紧凑星系群！

在接下来的十亿年里，斯蒂芬的五重奏星系将继续他们雄伟的舞蹈，在彼此的引力引导下。最终，他们将合并，改变他们的形式，并最终成为一个。

此后我们观察到哈勃有几个其他紧凑的星系团，但斯蒂芬的五重奏将永远是特殊的，因为它的气体已经从它的星系中释放出来，并在星系间形成星系形态。在我们建造哈勃望远镜并推动我们的思想从宇宙中瞥见这些信号的意义时，活着是多么美好的事情。感谢所有制造和维护哈勃的英雄。

悉尼大学Geraint Lewis

当哈勃在1990年成立时，我开始攻读博士学位。研究引力透镜，即当光线穿过宇宙时质量弯曲光线路径的作用。

哈勃的大规模星系团的图像，阿贝尔2218，使这个引力透镜成为清晰的焦点，揭示了团簇中存在的大量暗物质 - 将数百个星系连接在一起的物质 - 将来自光源的光放大了许多倍遥远。

当你深入地观察图像时，这些高度放大的图像显然是细长条纹，婴儿星系的扭曲视图通常是无法察觉的。

它让你停下来认为这种引力透镜作为天然望远镜，利用隐形物质的引力来揭示我们通常无法看到的宇宙的惊人细节！

墨尔本大学雷切尔韦伯斯特

引力透镜是质量对宇宙中时空形状影响的一种非凡表现。基本上，在存在质量的地方，空间是弯曲的，因此在远处观察的物体超出这些质量结构，其图像会变形。

它有点像海市蜃楼;事实上，这是法国人用于此效果的术语。在哈勃太空望远镜的早期，出现了大量星系团的透镜效应的图像：微小的背景星系被拉伸和扭曲，但几乎像一双手一样拥抱星团。

我惊呆了。这是对远在地球大气层之上的望远镜的非凡分辨率的致敬。从地面看，这些非常薄薄的银河光线会被涂抹掉，与背景噪音无法区分。

我的第三年天体物理学课程探索了哈勃的100个顶级射击，他们对气体云的非凡但真实的颜色印象最深刻。但是，我无法通过一张显示宇宙结构质量影响的图像。

Kim-Vy Tran，Texas A&M

在广义相对论中，爱因斯坦假定物质改变时空并且可以弯曲光线。一个令人着迷的结果是，宇宙中非常大的物体将放大来自遥远星系的光，实质上是宇宙望远镜。

借助哈勃太空望远镜，我们现在利用这种强大的能力，及时回到同一地点寻找第一个星系。

这张哈勃望远镜的图像显示了一个星系，这些星系的质量足以将来自非常遥远星系的光线弯曲成明亮的弧线。我作为研究生的第一个项目是研究这些非凡的物体，今天我仍然使用哈勃望远镜探索宇宙时代的星系本质。

艾森达菲，斯威本科技大学

对于人眼来说，此图像中的夜空是完全空的。一个微小的区域，不比一臂长的米粒厚。哈勃太空望远镜指向这个区域整整12天，让光线照射到探测器上，然后一个接一个地慢慢地出现星系，直到整个图像充满了横跨宇宙一直延伸的10,000个星系。

最遥远的是数十亿光年远的微小红点，可追溯到大爆炸后几亿年的时间。这张单一图像的科学价值是巨大的。它彻底改变了我们关于早期星系如何形成以及它们如何迅速增长的理论。宇宙的历史，以及丰富多样的星系形状和大小，都包含在一张图像中。

对我来说，真正让这幅画非凡的是它让我们看到了我们可见宇宙的规模。在如此小的区域内有如此多的星系意味着整个夜空中有10亿个星系。银河系中每颗恒星都有一个完整的星系！

詹姆斯布洛克，加州大学欧文分校

这就是哈勃的一切。一个单一的，令人敬畏的观点可以揭示我们的宇宙：它遥远的过去，正在进行的集会，甚至是将它们联系在一起的基本物理定律。

我们凝视着一群群星系的核心。那些发光的白球是巨大的星系，占据了集群中心。仔细观察，你会看到白色光线的弥漫碎片被撕掉了！该星团的作用就像一个引力混合器，将许多单独的星系搅成一团恒星。

但是群集本身只是这里揭示的宇宙故事的第一章。看到那些微弱的蓝色圆环和弧线？这些是远在远处的其他星系的扭曲图像。

群集的巨大引力导致它周围的时空扭曲。当来自遥远星系的光线经过时，它被迫弯曲成奇怪的形状，就像翘曲的放大镜会扭曲和照亮我们对微弱蜡烛的看法。利用我们对爱因斯坦广义相对论的理解，哈勃正在使用该星团作为引力望远镜，让我们能够比以往任何时候都看到更远和更暗。我们正远望及看到超过130亿年前的星系！

作为一个理论家，我想要了解星系的整个生命周期 - 它们是如何诞生的（小的，蓝色的，充满新的恒星），它们如何生长，最终它们如何死亡（大，红，褪色与古代的光星）。哈勃允许我们连接这些阶段。在这张照片中，一些最微弱，最遥远的星系注定要成为怪物星系，就像那些在前景中发白的星系一样。我们在一幅光荣的画面中看到遥远的过去和现在。

本文最初发表在Tanya Hill的The Conversation上，撰稿人Alan Duffy，Chris Tinney，Fred Watson，Geraint Lewis，Howard E Bond，James Bullock，Jane Charlton，John Clarke，Kim Vy Tran，Lucas Macri，Michael Drinkwater，Michael JI Brown，Mike Eracleous，Philip Kaaret，Rachel Webster，Roberto Soria和William Kurth。阅读原文。