摘要：20世纪初，天文学家面临一个宇宙难题。夜空中布满了 100 多个星云状物体，这些物体由法国天文学家查尔斯·梅西耶于 18 世纪末编入目录。大多数被确认为星团、星云、超新星遗迹或发光的气体云。

20世纪初，天文学家面临一个宇宙难题。夜空中布满了 100 多个星云状物体，这些物体由法国天文学家查尔斯·梅西耶于 18 世纪末编入目录。大多数被确认为星团、星云、超新星遗迹或发光的气体云。

然而，其中 40 个物体彼此独立。这些神秘的漩涡状物体统称为“螺旋星云”，与其他物体不同，它们散布在天空中。天文学家维斯托·斯利弗 (Vesto Slipher) 利用光谱学发现，这些螺旋星云发出的光发生了红移，表明它们正在远离地球，这让谜团更加扑朔迷离。这让天文学家不禁疑惑：这些物体是什么？为什么它们看起来在后退？

埃德温·哈勃推测螺旋星云不是我们银河系的一部分，而是位于银河系外的星系，位于银河系之外很远的地方。为了证明这一点，他需要精确的距离测量。哈勃在这些星云中寻找造父变星，这是一类独特的恒星，其节律性脉动与其固有亮度相关，使其成为计算天文距离的宝贵工具。当哈勃测量仙女座星系中一颗造父变星（称为 V1）的距离时，他确定它距离我们超过 200 万光年——远远超出了银河系的边界。这一发现解决了争论：螺旋星云不仅仅是云，而是整个星系。

哈勃的发现从根本上改变了人类对宇宙的理解，揭示了一个比以前想象的更大、更复杂的宇宙。他证明仙女座星系的直径大约是银河系的 20 倍，星系正从四面八方远离我们。这表明宇宙不是永恒的，而是有有限的年龄和不断膨胀的结构。

100 年前哈勃望远镜的突破标志着人类知识的一个转折点，揭示了一个充满遥远星系的宇宙。在接下来的一个世纪里，天文学家将使用越来越强大的工具探索这个广阔的前沿。哈勃太空望远镜是一项最高成就，它建立在这一遗产的基础上，通过对遥远造父变星的观测，精确测量了宇宙的年龄——138 亿年。

美国宇航局庆祝埃德温·哈勃发现新宇宙

对于人类来说，宇宙中最重要的恒星无疑是我们的太阳。但另一颗隐藏在仙女座星系深处的恒星却意义非凡。这颗闪烁的恒星距离我们 220 万光年，亮度非常暗淡，仅为肉眼可见最暗恒星的十万分之一。

然而，一个世纪前，时任卡内基天文台天文学家的埃德温·哈勃发现了这一现象，让人们意识到宇宙到底有多大。这一发现表明，宇宙比我们曾经想象的要大得多，银河系只是数千亿个星系中的一个。这一突破性的认识标志着人类通过星光科学探索我们起源之旅的关键时刻。卡内基科学和美国宇航局最近在华盛顿特区举行的美国天文学会第 245 届会议上庆祝了这一发现的一百周年。

这颗恒星被简称为 V1，起初看似平淡无奇，但却揭开了有关时间和空间的深奥谜团，至今仍困扰着天文学家。1923 年，哈勃使用卡内基资助的加利福尼亚州威尔逊山天文台 100 英寸胡克望远镜发现了这颗恒星，当时胡克望远镜是世界上最大的望远镜。V1 是一种罕见的脉动恒星，称为造父变星，可作为宇宙距离标记。几十年前，天文学家亨丽埃塔·斯旺·勒维特发现造父变星的脉动周期与其固有亮度直接相关，为测量宇宙中的巨大距离提供了“尺度”。

长期以来，许多天文学家都认为银河系的边缘就是整个宇宙的边缘。但哈勃望远镜发现，位于仙女座“星云”内的 V1 距离我们银河系的任何星系都远超其距离。这让哈勃望远镜惊讶地意识到，宇宙远远超出了我们银河系的范围。

事实上，哈勃曾怀疑宇宙之外还存在一个更大的宇宙，但事实却并非如此。哈勃十分惊讶，在仙女座变星所在的照片底片上潦草地画了一个感叹号。

结果，宇宙学几乎在一夜之间爆发了。哈勃的同代人、著名的哈佛天文学家哈洛·沙普利在收到哈勃的发现后，悲痛欲绝。“这是一封摧毁我宇宙的信，”他向同事天文学家塞西莉亚·佩恩-加波施金哀叹道，当时佩恩-加波施金正在他的办公室里打开哈勃的信件。

就在三年前，一天晚上，在华盛顿史密森尼自然历史博物馆的辩论会上，沙普利提出了他对小得多的宇宙的观察解释。他坚持认为银河系如此巨大，它一定包含整个宇宙。沙普利坚持认为，神秘模糊的“螺旋星云”，如仙女座，只是在我们银河系边缘形成的恒星，无关紧要。

哈勃当时一定没有想到，70 年后，一架以他的名字命名、位于地球上空数百英里的非凡望远镜将延续他的传奇。这架神奇的望远镜让“哈勃”成为家喻户晓的名词，成为奇妙天文学的代名词。

如今，美国宇航局的哈勃太空望远镜将知识的前沿推进了 10 倍以上，远超埃德温·哈勃曾经的观测范围。这架太空望远镜揭开了充满活跃恒星、碰撞星系和失控黑洞的强迫性宇宙的面纱，以及物质和能量相互作用的天体烟火。

埃德温·哈勃是第一位迈出哈勃太空望远镜最初步伐的天文学家，他揭示了看似无穷无尽的星系海洋。他认为，尽管星系数量众多，但它们只有几种特定的形状：风车螺旋星系、橄榄球形椭圆星系和奇形怪状的不规则星系。他认为这些可能是星系演化的线索——但答案必须等到 1994 年哈勃太空望远镜传奇般的哈勃深空观测。

埃德温·哈勃的分析显示，最有影响力的发现是星系距离越远，远离地球的速度就越快。宇宙看起来就像气球一样膨胀。这是基于哈勃将星系距离与光的红化（红移）联系起来，红移会按比例增加星系之间的距离。

红移数据最早是由洛厄尔天文台天文学家维斯托·斯利弗收集的，他在哈勃望远镜出现十年前就用光谱仪研究了“螺旋星云”。斯利弗不知道它们是河外星系，但哈勃望远镜发现了两者之间的联系。斯利弗首先将他的红移数据解释为多普勒效应的一个例子。这种现象是由于光源远离我们时，光被拉伸到更长、更红的波长而引起的。对斯利弗来说，所有螺旋星云似乎都在远离地球，这很奇怪。

在哈勃发表其发现的两年前，比利时物理学家兼耶稣会牧师乔治·勒梅特分析了哈勃和斯莱弗的观测结果，并首次得出宇宙正在膨胀的结论。星系距离和红移之间的这种比例关系如今被称为哈勃-勒梅特定律。

由于宇宙似乎在均匀膨胀，勒梅特进一步意识到，膨胀率可以回溯到过去——就像倒放电影一样——直到宇宙变得难以想象地小、热、致密。直到 1949 年，“大爆炸”一词才开始流行起来。

这让埃德温·哈勃的同代人阿尔伯特·爱因斯坦松了一口气，他推断宇宙不可能保持静止，除非在引力的作用下发生内爆。宇宙膨胀率现在被称为哈勃常数。

讽刺的是，哈勃本人从未完全接受失控宇宙作为红移数据的解释。他怀疑某种未知的物理现象造成了星系相互远离的错觉。他部分正确，因为爱因斯坦的狭义相对论将红移解释为时间膨胀的效应，与膨胀空间的拉伸成正比。星系只是看起来在宇宙中飞驰。空间实际上在膨胀。

经过数十年的精确测量，哈勃望远镜终于精确地确定了膨胀率，得出宇宙的年龄为 138 亿年。这需要建立天文学家所称的“宇宙距离阶梯”的第一步，以建立衡量遥远星系的标准。它们是 V1 造父变星的近亲，哈勃望远镜可以探测到的距离比埃德温·哈勃最初发现的恒星距离地球远 100 多倍。

1998 年，哈勃望远镜和其他天文台发现宇宙正以越来越快的速度膨胀，这种现象被称为“暗能量”，天体物理学再次发生了翻天覆地的变化。爱因斯坦首次提出了这种太空中排斥引力的概念，并称之为宇宙常数。

更神秘的是，目前的膨胀速度似乎与现代宇宙学模型预测的宇宙膨胀速度不同，这进一步让理论家感到困惑。如今，天文学家正

在努力解决这样一个问题：宇宙加速的因素可能随着时间的推移而发生变化。美国宇航局的罗曼太空望远镜能够进行大规模宇宙勘测，应该能为暗物质和暗能量的行为带来新的见解。罗曼望远镜可能会通过透镜超新星测量哈勃常数。

这场长达百年、探索未知深度的伟大冒险，始于哈勃在洛杉矶上空的威尔逊山天文台拍摄一个巨大的光斑——仙女座星系。

简而言之，埃德温·哈勃就是那个抹去古老宇宙并发现新宇宙的人，这个新宇宙将使人类的自我感知缩小到宇宙中微不足道的斑点。

来源：开超跑的科学家