哈勃太空望远镜：134亿光年外的遥望

本周一，哈勃太空望远镜迎来了它27周岁的生日。摆脱了地球大气对星辰影像的干扰，哈勃太空望远镜给人类打开了一扇新的宇宙之门，使天文学家们获得了迄今为止最深入、最敏锐的太空光学影像，为宇宙起源、星系演化、黑洞结构许多基本天文学问题的研究提供了不可替代的数据。

（正在太空中工作的哈勃望远镜）

2016年3月3日，天文学家们宣布他们用哈勃望远镜创造了一项新纪录：他们成功的观测到了一个编号为GN-z11的星系，创造了哈勃太空望远镜迄今为止距离最远的观测记录。GN-z11也是人类有史以来看到的最远的星系，将人类天文观测的界限拓展到了接近宇宙边缘的位置。

（距离地球134亿光年的GN-z11星系在哈勃的观测图中仅仅是一个亮点）

GN-z11离我们有多远呢？当一束光从GN-z11上发出后，以约每秒30万公里的速度在宇宙中飞驰。到达地球附近、被哈勃望远镜捕获时，时间已经过去了134亿年。也就是说，GN-z11和地球之间的距离是134亿光年。

地球和其他大行星围绕太阳这颗恒星公转，形成了太阳系。而几千亿颗像太阳这样的恒星，又共同组成了我们所在的银河系。GN-z11在观测图片上看起来仅仅是一个不起眼的亮点，但它和银河系一样，也是一个包含众多恒星的星系。天文学家们分析发现，这个星系是个“小不点”。它的大小只有银河系的4%，恒星质量只有银河系的1%。在这个星系中，一片生机盎然的“造星运动”正在蓬勃进行中：新的恒星正以超过今天的银河系20倍的速度产生，使这个星系变得更加明亮，这才让天文学家们有机会观测到它。然而，现在能够看到的是这个星系134亿年前的样子。那时，产生宇宙的大爆炸刚刚过去4亿年，因此GN-z11也给天文学家们提供了研究宇宙形成早期情况的绝佳样本。如今它变成了何种景象，我们无从知晓。

鸣笛驶来的火车，在接近和远离时，我们所听到的汽笛音调会有所变化。这是因为火车的移动使得观察者耳朵所听到的声波频率发生了变化。在接近观测者时，频率变高，波长变小，在远离观测者时，频率变低，波长变大。物理学上将这种现象称为多普勒效应。在宇宙中，多普勒效应为天文学家们提供了一把“量天尺”。组成宇宙万物的每种原子在吸收或发出光时，波长是固定的。我们可以在实验室中测量这些波长，再在天文观测的光谱中寻找相应的吸收线或发射线。当星体远离我们时，这些谱线将向波长变长的方向移动。因为红光处在光谱中的波长较长的那一边，天文学家们将这种现象称为“红移”。星体跑的越快，红移的程度就越强。

（星体远离观测者时会出现红移现象，反之则出现蓝移现象）

哈勃太空望远镜是以美国天文学家爱德温·鲍威尔·哈勃的名字命名的。哈勃在天文学研究中的一个重要贡献，是发现来自遥远星系光线的红移与它们和地球间的距离成正比。在大爆炸之后，宇宙至今仍处于加速膨胀的状态，其他星系远离地球的速度，随着时间演进，应该会持续地增快。当天文学家们精准测量出一个被称作“哈勃常数”的数值后，就可以根据星系红移的多少来计算星系与我们的距离。研究GN-z11的天文学家们正是根据这条定律计算出了该星系的距离，确认这个星系打破了在2015年创造的最远观测记录，将我们对宇宙观测的疆界又向前推进了3亿光年。

（天文学家爱德温·鲍威尔·哈勃）