3.星系處于不斷成長狀態(tài)
“哈勃”望遠(yuǎn)鏡打破距離限制，觀測130億年前形成的星系狀況，那時距宇宙大爆炸僅僅過去6億至8億年
“哈勃”的外層空間觀測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，星系隨著時間流逝會通過與其他星系合并的方式“生長”，最終成長為我們現(xiàn)在看到的巨大星系。借助于包括“哈勃深場”和“哈勃超深場”在內(nèi)的一系列獨(dú)特觀測設(shè)備，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡對處于宇宙遙遠(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期的星系，當(dāng)時的宇宙只有6億歲。
“哈勃”進(jìn)行的所有“深場”觀測都讓天文學(xué)家進(jìn)一步了解星系進(jìn)化。“哈勃”觀測到的星系體積比當(dāng)前的大螺旋星系以及橢圓星系小，同時形狀也更為不規(guī)則，說明大星系是在漫長的歲月變遷中由體積更小的星系碰撞合并后形成。
通過研究不同時代的星系，天文學(xué)家可以了解星系如何隨時間變化。這個過程就好比是一個大相冊，里面記錄著一個人從孩童到成年的各個成長階段。“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡還對星系稠密的中心區(qū)域進(jìn)行了探測，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，因為沒有任何物質(zhì)甚至是光線逃離它們的魔爪。“哈勃”望遠(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)家通過測量黑洞周圍快速運(yùn)轉(zhuǎn)的物質(zhì)速度，確定數(shù)個黑洞的質(zhì)量。“哈勃”望遠(yuǎn)鏡對三十多個星系的研究表明，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，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)鏡卻對系外行星搜尋工作做出了獨(dú)特的貢獻(xiàn)。這臺功勛望遠(yuǎn)鏡的研究表明，銀河系可能擁有數(shù)十億顆行星。
通過深入觀測銀河系擁擠的核球，“哈勃”發(fā)現(xiàn)了18萬顆恒星以及16個繞各類恒星軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的潛在外星球。其中五個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)的時間不到一個地球日。天文學(xué)家通過測量一顆行星從其恒星前經(jīng)過時光線的輕微變化發(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至少兩顆系外行星的大氣構(gòu)成做出第一次觀測。“哈勃”望遠(yuǎn)鏡的觀測結(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。對另一個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)鏡的觀測表明，可以在繞其他恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星上測量生命的基本化學(xué)構(gòu)成。