【蔻享天文】哈勃眼中的奇妙宇宙（十）：哈勃深场与哈勃超级深场

（温馨提示：本文8215个字，阅读完需要约23分钟）

【作者建议：如果您没时间看完所有文字，可以先快速看完每张图。】

1995年，天文学家让哈勃在长达12天的时间内始终对准北斗七星的斗的位置上的一小块黑暗的区域，持续观测。经过持续曝光后拍下的多张图叠加出来的图震撼了世人：原本看上去一片黑暗的区域中出现了3000多个形态各异的星系，其中一部分星系是100多亿年前就已形成，它们发出的光经过100多亿年才到达地球，被哈勃捕捉到。

这就是著名的“哈勃深场” (HDF) 项目。“哈勃深场”图是哈勃获得的最震撼人心的照片之一，被公认为哈勃的“偶像级”图片之一。

图：哈勃的WFPC2拍摄的哈勃深场的图像，图中区域为大熊座内的一片天区。这张照片里出现了许多此前从未被看到过的星系，其中一些在宇宙诞生之后10亿年内就已经产生，哈勃看到的是它们130多亿年前发出的光，我们看到的它们的样子是它们130多亿年前的样子。除了我们熟悉的旋涡星系之外，照片中还有各类形状、颜色奇怪的星系。图中视场的宽与高分别为2.55角分与2.57角分。

Credit: Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA/ESA

https://www.spacetelescope.org/images/opo9601c1/ 

在哈勃深场项目大获成功之后，哈勃又独自执行或参与了多个深场观测项目，如：哈勃南深场 (HDF-S)，大型天文台宇宙起源深度巡天 (GOODS)、哈勃超级深场 (HUDF)、宇宙演化巡天 (COSMOS)、拓展Groth 狭带 (EGS)、宇宙近红外深度系外集体遗珍巡天 (CANDELS)、哈勃边疆场 (HFF) 等巡天项目。

限于篇幅与主题，我们在这里仅介绍哈勃深场、哈勃南深场、哈勃超级深场与哈勃边疆场的“一半”。这几个项目的共同点是：只观测非常小的区域，以“深远”为主要目标。

下集预告：上面列的其他一些项目则大多数观测相对宽的区域，以确定宇宙结构形成、物质与暗物质分布模式、星系演化历史为主要主题，我们将在后面一章介绍它们。

走向宇宙深处：哈勃深场

“哈勃深场”计划的雏形在哈勃升空之前就已被提出。但在哈勃在运行的前三年多时间内，由于主镜面磨制时的低级错误，它无法获得暗淡天体的高质量图像。

1993年，NASA的宇航员首次维修哈勃，其中一个重大改进就是用第二代宽场与行星照相机 (WFPC2) 替代了第一代WFPC。新的相机内部设置了矫正系统，可以抵消主镜面的发散效应，因此可以用来观测暗淡天体。

这次维修的成功之后，当时的空间望远镜科学研究所 (STScI) 的所长罗伯特·威廉姆斯 (Robert Williams) 开始策划“哈勃深场”计划。

这个项目使用WFPC2持续对准宇宙中的一小片区域，它的面积大约是满月面积的130分之1、全天面积的2600万分之1。

奇怪的知识：WFPC2、满月与全天的视场大小比较。WFPC2由三个WFC与一个PC拼接而成，每块WFC的视场为80角秒乘80角秒，PC的视场为36角秒乘36角秒。因此WFPC2的视场大小为20496平方角秒，等于5.693平方角分。满月的张角大约为31角分，其视场大小约为755平方角分，是WFPC2的视场的133倍。全天的视场大小为41252.96平方度，即148510660.5平方角分，是WFPC2的视场的2608万6537.94倍。

为了探测到那些极端远的暗淡星系，必须持续对准它们进行长时间的曝光，才可以积累足够多的光，让它们显现出来。为此，威廉姆斯将1995年的所长支配时间用来执行这个计划。

经过研究人员的精心挑选，最终的目标区域被定在北斗七星这个“大勺子”上方的一小片区域。这片天区内的银河系恒星很稀疏，几乎没有银河系内的气体云，哈勃观测这片天区时不会被遮挡，而且包含合适的导引星。

图：哈勃深场项目持续观测北斗七星 (Big Dipper) 上方的一片非常小的区域。

来源：https://m.youtube.com/watch?v=95Tc0Rk2cNg&t=11s  

从1995年12月18日到30日之间的12天时间内，哈勃一边绕地球旋转，一边通过陀螺仪调整方向，让镜头始终对准持续对准大熊星座那片狭小天区与附近，不断积累遥远星系发出的光子。

经过12天的积累，哈勃上面的WFC2拍下了那片区域的342张图像，共消耗哈勃150圈的观测时间。其中，近紫外、蓝滤光片、红滤光片与近红外滤光片分别消耗42.7小时、33.5 小时、30.3小时与 34.3 小时。

奇怪的知识：在哈勃用150圈时间观测目标区域时，它还用10圈时间观测了这片区域附近的8个“侧面”区域，每个区域曝光时间为1-2圈的时间。这个操作是为了方便后续的光谱观测。

负责数据处理的天文学家剔除污染之后，将这些图像成像叠加，产生了举世闻名的哈勃深场 (Hubble Deep Field, HDF) 图，见文章开头部分。这张图在1996年1月被公布，立即轰动了世界。下图为哈勃深场图的部分区域的放大图。

图：哈勃深场图的一部分，对应上图的左下方部分，这片区域为WFPC2的三片WFC的CCD之一所拍摄。这张图更清晰地显示出哈勃深场的部分细节。

Credit: Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA/ESA

https://esahubble.org/images/opo9601a1/

长时间的曝光使哈勃可以看到28等的物体，对应的亮度是人眼能够看到的最暗天体（6等星）的亮度的6亿分之1倍。这使得图中出现了此前根本不可能被看到的遥远天体。因此，在一片看似黑暗的天区中，哈勃拍出了大约3000多个天体，其中的绝大多数是由近及远的星系。

奇怪的知识：哈勃深场的观测极限。有些资料认为哈勃深场看到了30等星，它们的亮度是人眼观测极限的40亿分之一。实际上，哈勃深场观测的极限星等大约是28等（可参考：J. M. Lotz, et al. 2017, The Astrophysical Journal, 837, 97），对应的亮度约为人眼观测极限的6亿分之1。

哈勃深场图的最大亮点在于：它拍摄到的星系中的一部分打破了此前已知的最远、最年轻的星系的记录。

在哈勃之前，人类只看到宇宙年龄小于60亿年时的星系。哈勃深场项目被执行之前，哈勃看到了极少量更年轻时的宇宙中的星系。而哈勃深场图像中却出现了宇宙年龄为10亿年左右的批量的星系，不仅打破了此前的年龄纪录，而且得到了批量的年轻星系。

哈勃深场图告诉人们：早期宇宙中的星系大多数是不规则星系、旋涡星系与相互作用星系。那些不规则星系有的像牙签，有的像手链。哈勃深场图还告诉人们：早期的宇宙更小、星系之间更接近，相互作用也强烈得多，星系之间的碰撞也频繁得多。这个结果也验证了一个猜想：宇宙中的星系随着时间演化而逐渐并合为更大的星系。

此外，根据哈勃深场拍摄到的那些星系的数目，人们可以确定出宇宙中的星系数据的下限。上面提到过，全天的视场大约是WFPC2视场的2600万倍，而WFPC2在与自己视场一样大的区域拍下了约3000个星系的图像。这意味着，整个宇宙中的星系数目至少为783亿，接近1千亿，这是人类第一次评估出可见宇宙中的星系数目的有意义的下限。后面我们会根据哈勃在此后执行的其他更深的深场观测图像中的星系数目，来更新这个数字。

哈勃南深场

1998年，哈勃又对准南天上空的杜鹃座内的一片天区，在持续10天的时间里，绕了地球150圈，长时间对准指定天区观测，这个项目被称为“哈勃南深场”(Hubble Deep Field South, HDF-S)。

这次观测同样用WFPC2进行长时间曝光，其中的近紫外、蓝、红与近红外滤光片分别消耗42.7小时、28.75 小时、27.58小时与 31.64 小时，分别获得106、67、53与57张图像，整个观测过程累计获得283张图像。

图：哈勃的WFPC2得到的哈勃南深场的图像。这是在对杜鹃座内的一小片天区进行持续10天的观测后得到的图像。图中右侧偏下方的旋涡星系是著名的“ISOHDFS 27”，它是图中所有星系中最大的星系，质量达到太阳质量的1万亿倍，直径达到13万光年，与地球的距离是60亿光年。图中视场的边长为2.48角分。

Credit: R. Williams (STScI), the HDF-S Team, and NASA/ESA

https://www.spacetelescope.org/images/opo9841e/ 

除了使用WFPC2之外，哈勃南深场项目还使用了1997年被安装到哈勃上面的成像光谱仪 (STIS) 与近红外相机与多目标光谱仪 (NICMOS) 观测了邻近天区。

NICMOS上面的3个红外滤光片分别曝光45.2小时、47.6小时与29.2小时，分别获得142、150与102张图像。

STIS的4个光谱仪分别曝光43.2小时、13.8小时、14.5小时与6.3小时，分别获得67、64、25与12条光谱。

此外还有4个光谱仪分别曝光15.9小时、5.1小时、42小时、5.1小时，分别获得61、8、69与12条光谱。

哈勃南深场得到的图像与1995年的哈勃深场得到的图像类似，里面的星系数目、形态、颜色也高度相似，从而证明宇宙中在大尺度上是均匀的，这就是著名的“宇宙学原理”。这个结果在哈勃南深场任务被执行之前就是天文学家所预期的。对哈勃南深场图像的研究也证实了此前对哈勃深场图的研究结果。

此后，位于南半球的多个大型望远镜对哈勃南深场区域进行了后续观测。

哈勃的WFPC2,  STIS与NICMOS还重新观测了1995年观测过的哈勃深场区域，发现了几颗超新星。

旷日持久、史上最深：哈勃超级深场

2002年3月，NASA的宇航员第四次维修哈勃，换上了高级巡天照相机 (ACS)。STScI当时的所长斯蒂芬·贝克维夫 (Steven Beckwith) 决定贡献出400圈的所长指定时间，用ACS来执行一个比此前的哈勃深场更深的观测项目，它被称为“哈勃超级深场 (Hubble Ultra Deep Field, HUDF) ”。

哈勃超级深场的第一个阶段于2003年到2004年被执行，此后被不断延续，成为至今为止延续时间最长的深场项目。

这个项目最终达到了31等的观测极限，比哈勃深场更深3等，相当于人眼观测极限亮度的100亿分之1。

2003到2004：哈勃超级深场的第一阶段

从2003年9月24日到2004年1月16日，哈勃用400圈的时间观测了天炉座一小片区域，视场边长为3.4角分，面积为11.56平方角分，是1995年的哈勃深场的视场面积（5.69平方角分）的2倍。

在这期间，ACS完成了800次曝光，每张图曝光时间约为1200秒，总曝光时间接近100万秒，总时间折合11.3天。ACS使用的4个滤光片观测的是435、606、775与850纳米。下图是由ACS的800张曝光叠加而来的图。

图：根据哈勃的ACS得到的数据得到的“哈勃超级深场”的可见光与I波段（775纳米）的近红外合成图。图中的天区位于天炉座。大的那些星系是距我们相对近得多的星系。图中的蓝色与绿色是人眼可以看到的，红色代表的是人眼看不到的红外线。图中视场的边长为3.1角分，略小于ACS的实际视角。

Credit: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team https://esahubble.org/images/heic0406a/ 

根据上图中的超级深场观测区域的边长（3.1角分），可以得到其面积为9.61平方角分，大约是全天的面积1545万分之1。因为这个区域拥有约1万个星系，据此可以推断出宇宙中的星系的总数不低于1545亿。

图：上图的一下部分，对应上图的上方部分，视场的边长为0.5角分，面积约为上图的面积的40分之1。这张图更清晰地显示出哈勃超级深场的部分细节，展示了早期宇宙中的一些星系的特征。

Credit: NASA, ESA, and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team

https://esahubble.org/images/heic0406d/ 

哈勃上的NICMOS在2003年9月3日到11月27日之间也参与了哈勃超级深场项目，观测时间折合4.5天。NICMOS可观测到更远的星系。下图为NICMOS获得近红外数据合成的近红外超级深场图，其中的一部分不能用ACS看到。

图：根据哈勃的NICMOS得到的J波段（1100纳米）与H波段（1600纳米）的近红外数据与ACS得到的可见光数据合成得到的“哈勃超级深场”图。图中蓝色表示1100纳米辐射，红色表示1600纳米辐射，绿色表示二者的混合。图中视场的边长为2.4角分。

Credit: NASA, ESA and R. Thompson (Univ. Arizona)

https://esahubble.org/images/heic0406b/ 

奇怪的知识：红外线相机可以看到更遥远的宇宙。恒星发出的光在膨胀的宇宙中穿行时会被拉长。距离越远的星系发出的光，到达地球时被拉得越长。有些远距离的星系发出的紫外线与可见光会被拉长到红外区域，无法用可见光滤光片观测到，但可以用近红外滤光片观测到。相比ACS, NICMOS可以观测更长的近红外光。

ACS探测到的星系中有许多的红移在3到7之间，对应的宇宙年龄为21.7亿到7.7亿年之间。NICMOS的观测波长为1100纳米与1600纳米，其观测波长是ACS的大约2倍，可以观测到红移为12的星系，对应的宇宙年龄为3.7亿年，与宇宙的138亿的年龄相比，那时候的宇宙还属于婴幼儿期。

“哈勃超级深场”的图中有接近1万个星系，比起当初的哈勃深场，哈勃超级深场观测到更远的星系。这些星系颜色丰富，形状与大小各异，有近有远，分别在宇宙演化的各个阶段。超级深场图中大约有100个最小、最红的星系，它们很可能是这些星系中最远的那批。

2005年，Massimo Stiavelli 领衔的团队执行了新一轮观测，用了哈勃204圈时间，观测了NICMOS上方的两个区域，这就是HUDF05。

2009: WFC3的哈勃红外超级深场

2009年5月，NASA的宇航员最后一次维修哈勃，用第三代宽场照相机 (WFC3) 替代了WFPC2。2009年到2010年，Garth Illingworth领衔的团队用WFC3上的3个近红外滤光片观测了三个区域。

这次观测用了哈勃的192圈时间，累计曝光17万3千秒。这次观测的区域之一是HUDF区域，共消耗了60圈观测时间，其中有58圈观测得到可用数据。这就是2009超级深场 (HUDF09)，得到的合成图如下。

图：由哈勃的WFC3的三个近红外滤光片获得的近红外数据合成出的红外超级深场图 (HUDF09)。其中，蓝色表示1050纳米波段辐射，绿色表示1250纳米波段辐射，红色表示1600纳米波段的辐射。这张图的区域与此前的超级深场的区域重合。图中区域的边长为2.4角分。

Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick Observatory and the University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (UCO/Lick Observatory and Leiden University) and the HUDF09 Team

https://esahubble.org/images/heic0916a/ 

HUDF09团队在分析了2009到2010年获得的数据后，发现了一个红移为10的星系，当时的宇宙的年龄为4.78亿年。这个星系被命名为UDFj-39546284。

图：HUDF09团队在2009年到2010年的数据中发现的一个红移为10的星系，这是当时被发现的最远的星系。图上方红色点就是这个星系，右下方为这个点放大后的黑白图。

Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (University of California, Santa Cruz, and Leiden University) and the HUDF09 Team

https://esahubble.org/images/heic1103a/ 

2012：超级深场的组合——哈勃极端深场

在哈勃超级深场持续进行的期间，相关小组在2012年9月25日公布了一张名为“哈勃极端深场” (Hubble eXtreme Deep Field, HXDF) 的图，这张图的天区的长宽分别是2.38 与2.08角分。这张图没有使用到新的数据，而是将哈勃在过去10年对天炉座那个区域的多次观测的数据打包起来，包含了200万秒的曝光。其中，最重要的数据来自2003年与2004年超级深场的与2009年的红外超级深场。

图：2012年9月25日被公布的哈勃极端深场图。这张图累积了过去10年哈勃的ACS与WFC3对天炉座的一小片天区的可见光与近红外线的8个波段的观测，累计曝光200万秒。在这片狭小的天区里，出现5500个星系，其中有些星系发出那些光芒时，宇宙的年龄还不足7亿年。图中标注出几个高红移星系与一个红移为1.55的超新星。

Credit: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team

https://esahubble.org/images/heic1214b/

极端深场的图中有5500个星系，最古老的那个星系发出的光是在宇宙诞生之后6亿年时发出的。图中的那些红色星系是其他星系碰撞并合之后的产物。图中的大部分小星系在此后的岁月里互相并合，最终形成了更大的星系。

根据其视场边长，可以计算出其天区面积为4.95平方角分，是全天面积的3千万分之1。据此可以推断出，宇宙中的星系数量至少为1650亿，略多于之前计算的1545亿。

2012超级深场

2012年年底，哈勃超级深场团队结合了新的数据与此前得到的所有超级深场数据，公布了新的图像，这就是“2012超级深场 (HUDF 2012) ”。这次图像的新数据来自2012年WFC3对超级深场区域的新观测，为了得到更多细节，这次的观测特意增加了1400纳米的观测。

有了更精确的数据，这个团队重新分析了上文提到的红移为10的UDFj-39546284。他们认为，这个星系要么是红移为11.9——对应的宇宙年龄为3.76亿年——的星系，要么是红移比10低得多的强发射星系。

除此之外，这张图中还有一些星系的红移可能达到了8.6到9.5之间，对应的宇宙年龄为5.86亿年到5.12亿年之间。这个团队将新观测的红移超过8的星系与此前发现的一些红移小于8的星系对比，确定了早期宇宙中星系数目增加的速度。

图：2012年版本的哈勃超级深场。蓝色表示1050纳米波段辐射，绿色表示1250纳米波段辐射，红色表示1400纳米与1600纳米波段的辐射。这个版本是在之前的哈勃超级深场的基础上加上WFC3获得的近红外数据后得到的。这个升级版的哈勃超级深场的图中，有一些星系的红移可能达到了8.6甚至11.9之间。图中彩色方框标出了那些高红移星系，它们也被放大后放在顶端的小图之中。今后升空的红外望远镜将会进一步观测这些星系，以完全确定其红移。

Credit: NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team

https://esahubble.org/images/heic1219a/

作者注：上面这个网址对应的页面右下角对四个滤光片的波长的标注有误，都缩小为正确值的10分之1。上图的文字说明纠正了这个错误。

2014：紫外超级深场

2014年6月3日，NASA发布了新图。这张图添加了哈勃超级深场紫外覆盖 (the Ultraviolet Coverage of the Hubble Ultra Deep Field, UVUDF) 项目得到的紫外线数据，它来自哈勃的ACS与WFC3对天炉座哈勃超级深场区域的841圈的紫外线观测。

这些数据与此前的可见光与近红外数据结合后，得到了紫外到近红外的全覆盖图像。这是直到当时为止覆盖波段范围最广的超级深场图，

图：2014年版本的紫外-可见光-红外哈勃超级深场图像。图中区域位于南天的天炉座区域内，边长为2.3与2.1角分。

Credit: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), and Z. Levay (STScI)

https://esahubble.org/images/heic1411a/ 

奇怪的知识：2018年10月，加里纳天体物理研究所的研究团队公布了哈勃红外超级深场的新版本：ABYSS哈勃超级深场。这个团队改进了数据处理的技术，找回了此前被丢失的一些近红外辐射，视场中的一些星系因此扩大。

我要打十二个：哈勃边疆场

哈勃边疆场是从2013年10月到2016年9月之间执行的一个深场项目，共观测了12个区域。这12个区域组成6对，每对由一个星系团所在的区域与附近的一个“空”区域构成。这些“空”天区被称为“平行天区”。

边疆场的观测由哈勃与斯皮泽望远镜配合完成。其中，哈勃在几乎每次观测中都会同时用ACS与WFC3分别观测星系团区域与空天区，然后在此后对调观测，仅有一次例外：2016年2月，WFC3观测Abell-370附近的“空”天区时，ACS没有同时观测Abell-370所在的天区。因此，对空区域的观测的时间略多于对星系团所在区域的观测的时间。

哈勃边疆场的6个星系团的观测，我们将在下一章介绍。这里我们仅展示哈勃对这6个“空天区”的观测，因为它们的特征与深场系列的观测区域非常类似：视场内没有星系团，“前景星系”与“前景恒星”也很稀疏。

图：哈勃的ACS与WFC3得到的可见光与近红外数据合成得到的Abell 2744的平行天区的图像。图中区域的边长为1.5角分。

Credit: J. M. Lotz et al.

来源：J. M. Lotz et al. 2017, The Astrophysical Journal, 837, 97

图：哈勃的ACS于2014年到2015年得到的MACS J1149.5+2223的平行区的可见光与近红外数据合成的图像。图中不仅显示了这个区域内的众多结团的星系，更展示出远得多的早期星系，总数达到几千。图中区域的长、宽分别为3.34 角分与 3.25角分。

Credit: ESA/Hubble & NASA

https://esahubble.org/images/potw1621a/

图：哈勃的ACS与WFC3得到的可见光与近红外数据合成得到的MACSJ0717.5+3745的平行天区的图像。图中区域的边长为1.5角分。

Credit: J. M. Lotz et al.

来源：J. M. Lotz et al. 2017, The Astrophysical Journal, 837, 97

图：哈勃的ACS与WFC3得到的可见光与近红外数据合成得到的MACS J0416.1–2403的平行天区的图像。图中区域的边长为1.5角分。

Credit: J. M. Lotz et al.

来源：J. M. Lotz et al. 2017, The Astrophysical Journal, 837, 97

图：哈勃的ACS与WFC3得到的可见光与近红外数据合成得到的Abell S1063的平行天区的图像。这张图的观测深度与哈勃超级深场几乎一样。图中区域的长、宽分别为2.06与2.31角分。

Credit: NASA, ESA, and J. Lotz (STScI)

https://esahubble.org/images/heic1615b/ 

图：哈勃拍摄的Abell 370的平行天区的图像。图中区域的长、宽分别为2.06 与2.31角分。

Credit: NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields

https://esahubble.org/images/heic1711b/ 

哈勃边疆场的“空”天区的观测极限达到了29等，仅次于哈勃超级深场的深度，但比最早的哈勃深场深1等。从“空”天区得到的图也充满早期宇宙星系，类似于此前的各种深场与超级深场。对这些天区分布的各阶段的星系的分析与研究，同样可以促进人们对星系演化的理解。

哈勃遗珍场

在积累的大量观测数据后，天文学家开始进一步汇集过去的数据，生成“哈勃遗珍场”图。2019年5月2日，NASA公布了“哈勃遗珍场”图片。这张图汇聚了此前一些在南天执行的哈勃深场项目的数据，累计了7500张曝光。哈勃获取这些数据的时间折合150个日夜。这张图里包含了大约2万6500个星系。现在，相关团队正在组合另外5200张曝光，以得到第二张“哈勃遗珍场”图。

图：2019年被公布的“哈勃遗珍场”图片。图中视场大小为20.78角分乘19.19角分。

Credit: NASA, ESA, G. Illingworth and D. Magee (University of California, Santa Cruz), K. Whitaker (University of Connecticut), R. Bouwens (Leiden University), P. Oesch (University of Geneva), and the Hubble Legacy Field team.

https://esahubble.org/images/heic1909a/ 

哈勃深场系列是时间机器

从1995年开始的第一次哈勃深场项目，到持续十几年的哈勃超级深场系列，再到哈勃边疆场项目，哈勃深场系列一次次在宇宙中“开疆拓土”，将人类观测宇宙的极限一步步向更深、更远、更古老的宇宙深处推进。它们为我们展示出遥远宇宙的众多美景，更为我们认识极度遥远的宇宙提供了重要信息。

哈勃深场系列观测到宇宙早期的众多星系，它们所在的宇宙的年龄在10亿年以内。此外，深场系列也发现了从红移3到红移12之间的众多星系。在哈勃深场系列的观测往更远处看的同时，也是逆着宇宙的时光、遍看宇宙的各个时期，因此，哈勃可以被认为是一台强大的宇宙时光旅行机。

图：不同时代、不同望远镜能够探测到的宇宙的深度。最上方是地面上的10米口径的Keck望远镜，中间三行都是哈勃，最后一行是即将升空的韦伯。下方粉红色标记着红移 (redshift)，红移越大，对应的宇宙越年轻。白色字标记着对应红移处的宇宙年龄，以10亿年为单位。

Credit: NASA, ESA

https://esahubble.org/images/heic1103e/ 

预计于2021年底升空的詹姆斯·韦伯空间望远镜 (James Webb Space Telescope) 可以观测波长更长的红外线辐射，因此可以突破哈勃的观测极限，观测到更远的星系。此外，它的口径（6.5米）比哈勃的口径（2.4米）大得多，因此可以以少得多的时间探测到更暗的星系。

我们期待韦伯望远镜继续顺利升空，继续哈勃的辉煌，为人类认识宇宙做出更进一步的贡献。

图：詹姆斯·韦伯空间望远镜。注意地上右边的工作人员，它们可以反衬出镜面的尺寸之大。

Credit: NASA/Desiree Stover

https://esahubble.org/images/sci17009a/ 

奇怪的知识：在早期由第二代宽场与行星照相机 (WFPC2) 拍摄的哈勃深场与哈勃南深场图片中，右上角有完全没有成像的空区域。这是因为WFPC2的相机中，宽场照相机 (WFC) 的3块CCD构成一个L型构型，行星照相机 (PC) 的1块CCD放在拐角处，而PC的CCD比WFC的每块CCD都小，拼接后，右上方出现空白区。后来由ACS, NICMOS, WFC3执行的深场项目的图中，就不再出现这样的情况。

编辑：王茹茹

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文章作者王善钦，2018年于南京大学获得天文学博士学位，2016年至2018年访问加州大学伯克利分校天文系。主要研究超新星、千新星等爆发现象，至今为止在ApJ, MNRAS上发表22篇科研论文。业余也研究天文学史与物理学史。

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