哈勃望远镜如何看到遥远的宇宙？
哈勃太空望远镜可以观测到遥远宇宙中的星系，但宇宙中充满各种天体，难道星球或者星系不会挡到哈勃的观测视线吗？
宇宙中的天体非常多，一个星系中会包含数以亿计的恒星和行星。星球或者星系确实会阻挡遥远星系发出的光，这样哈勃就无法接收到这些光，所以也就无法观测到这些遥远的星系。
然而，宇宙空间非常的空旷，尤其是星系际空间更是极度空旷。整个宇宙的平均密度仅为1×10^-29克/立方厘米，相当于普通水的密度的10万亿亿亿分之一。另外，可观测宇宙中的星系数量可能多达上万亿个。在如此空旷的宇宙空间中，光线刚好被挡住的星系占比很少，大部分星系发出的光最终都能到达地球，所以哈勃可以观测到大量的遥远星系。
质量较小的星系会阻挡背景星系发出的光，但由大量星系聚集成的星系团却不会挡住背景星系。由于质量巨大的星系团会强烈弯曲周围的空间，背景星系发出的光抵达星系团时将会沿着弯曲的空间运动，从而可以绕过星系团继续向前传播，最终到达地球，这就是广义相对论所预言的引力透镜效应。
通过引力透镜效应，哈勃望远镜可以观测到星系团后面的星系。例如，位于22亿光年之外的阿贝尔1689星系团拥有巨大的质量，它扭曲了背景星系的图像。
如果星系的排列恰到好处，有时还会产生非常特殊的现象——爱因斯坦环：
上图中，那个明亮的红色前景星系（LRG 3-757）刚好与蓝色的背景星系和地球排成一条直线，前景星系的引力扭曲了背景星系发出的光，形成了爱因斯坦环。
除了爱因斯坦环之外，还有更为罕见的爱因斯坦十字：
上图中，处在十字中心的是位于4亿光年外的前景星系，而周围的四个亮点则是位于80亿光年外的类星体（活跃的超大质量黑洞）。类星体只有一个，但由于引力透镜效应，它呈现出了四重图像，形成了爱因斯坦十字。
甚至，星系团的引力透镜效应还能起到放大镜的作用，使得极为遥远的恒星也能被直接观测到。MACS J1149.5+223是一个位于50亿光年外的大型星系团，其强大的引力透镜效应放大了背后的遥远恒星，使得哈勃可以观测到位于94亿光年之外的单颗恒星。而在正常情况下，以哈勃的极限分辨率，最远只能观测到1亿光年外的单颗恒星。
此前，哈勃太空望远镜对着天空中一块非常小的黑暗区域进行长曝光拍摄，累计时间长达二十几天。结果观测到了5500个的遥远星系，它们发出的光用了132亿年才来到地球上被哈勃接收到，这就是著名的哈勃极深场（XDF）。
哈勃极深场中的星系非常年轻，因为那时距离宇宙形成才6亿年。经过漫长时间之后，这些星系如今已经演化成类似银河系的大型星系。不过，由于光速的限制和宇宙空间的膨胀，我们无法观测到这些星系的目前景象。
通过哈勃太空望远镜看宇宙
每当人们凝视星空，思索太空的诸多奥秘，会产生一种特殊的惊奇感。 数百年来，这些奥秘一直无法解开，因为科学家只能从地球上观察太空。为了捕捉图像，来自太空的光必须穿过地球湍流的大气层，图像将变得模糊和不准确。 解决这些问题的答案是在太空中建造天文台。最著名的就是:哈勃太空望远镜和钱德拉x射线天文台。 哈勃太空望远镜在其30年的运行中，改变了我们看待宇宙的方式。基于望远镜返回的数据，并通过数字图像处理精心制作的图像，扩展了从太阳系行星到暗物质的一切科学理解。但是哈勃的贡献超越了科学。它对行星、星云、星系和恒星场的观测，塑造了我们对这些天体的描绘，以及我们与它们的关系。现在，用绚丽的色彩和高分辨率来想象我们的宇宙已经是司空见惯的事了。 上面这张名 为韦斯特伦德2号(Westerlund 2)星团的照片是为了纪念哈勃太空望远镜25周年发布的。据估计，韦斯特伦德2星团大约有一二百万年的 历史 ，包含了宇宙中一些最大最亮的恒星，据美国宇航局称，这一恒星群被认为是年轻的，距离地球约2万光年。 哈勃这些由世界级研究机构的科学家和业余天文学家拍摄的图像，曾作为其他望远镜拍摄的图像的模型，它们同样挂在科学博物馆和艺术博物馆的墙上;它们装饰挂历、咖啡杯和衣服;它们为许多科幻电影和电视提供了奇妙的背景。哈勃的图像鼓励我们想象一个充满活力的宇宙，里面有巨大的星系、短暂的星云和我们可以 探索 的闪闪发光的恒星场，所有这些都是生动的色彩、光线和令人难以置信的清晰细节。 上面这张照片是哈勃太空望远镜拍摄的“创造之柱”(Pillars of Creation)它是鹰状星云(Eagle Nebula)内的一个恒星形成区域，在明亮的蓝色底色下它以炽热的气体和尘埃柱为背景，展示了哈勃图像所熟悉的视觉特征。它的名字描述了气体和尘埃柱内恒星的形成。 1995年拍摄的鹰状星云的照片帮助哈勃太空望远镜恢复了最初聚焦问题后的声誉。这张照片是在宇航员修复望远镜的几个月后发布的，它非常公开地证明了这台望远镜将不负众望。这也使得哈勃图像的视觉潜力非常明显。公众以极大的热情回应，这种热情鼓励了更多的哈勃图像的制作。 尽管哈勃图像是20世纪末21世纪初的产物，但它们也是更古老的美学传统的继承者。创造之柱的颜色和组成将宇宙呈现为令人敬畏的天体景观。橘黄色的石柱表明，天空映衬着一个被看不见的太阳照亮的奇怪的岩层轮廓。 上面这张发布于2002年的锥状星云的照片，标志着先进测量相机的成功安装。 上面这张照片是泡泡星云(Bubble Nebula)，它是一个距离地球8000光年的发射星云。 名词解释： 星云 ：星云是恒星爆炸后留下的由气体和尘埃组成的不断膨胀的云团。 光年 ：光年是在讨论空间时经常听到的一个术语。光年是测量物体距离的单位。字面意思指：光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离，为9,460,7304,7258,0800米，相当于6万亿英里。 上面这张照片是我们银河系的中心的超大质量的黑洞，叫做 人马座a *——这张照片右侧的白色亮点。目前已知的最大的黑洞，超大质量黑洞大多数位于大质量星系的中心。 上面这张照片是龙虾星云(Lobster Nebula )，它是由尘埃和气体组成的巨大星云，距离地球约5500光年。星云是巨大的尘埃和气体云，它们经常形成恒星。根据美国宇航局的观测，龙虾星云正在形成一些明亮、大质量的恒星。 上面这张照片是巨大的星云NGC 2014和他的邻居NGC 2020，它们共同年形成了一个“恒星托儿所”，在那里将有恒星被创造出来。这两个星云是巨大的大麦哲伦星云的一部分，大麦哲伦星云是银河系的一个卫星星系。据估计，这两个星云距离地球16.3万光年。 上面这张照片是开放星团皮斯米斯24(Pismis 24)，它位于位于NGC 6357的核心，即龙虾星云(Lobster Nebula )的天蝎座，它是几颗大质量恒星的家园。 开放星团： 开放星团是几百或几千颗的恒星通过相互引力聚集在一起形成的恒星群。 上面这张照片是两个相互作用的星系被称为Arp 273，这两个星系中较大的那个呈玫瑰状，这是由下面那个星系的引力作用造成的。根据美国宇航局称，大星系的质量大约是小星系的5倍。 上面这张照片是触角星系(Antennae Galaxies)，触角星系目前正在经历一个星爆阶段，在这个阶段，气体云和尘埃云相撞，导致快速的形成恒星。这两个碰撞的星系距离地球大约6200万光年。据美国宇航局称，在星系的碰撞过程中，将形成数十亿颗恒星。 上面这张图片是开放星团NGC 602，它是一个位于小麦哲伦星云的开放星团。在地球上，当你在赤道以下或附近时，你可以看到它。小麦哲伦星云是离银河系最近的星系之一。据美国国家航空航天局(NASA)称，这个星团中的恒星形成于不同的时间，有些甚至可以追溯到6000万年前。 上面这张图片是位于船底座星云的冷分子柱，它距离地球7500光年。橙色的象鼻状柱子是由一团巨大的热气和尘埃组成。 冷分子柱： 冷分子柱，是用来描述太空中星际物质形成的一个术语。星际物质主要由气体和尘埃组成。 上面这张图片是漩涡星系梅西耶51(Messier 51)，美丽的漩涡星系已经从左边较小的星系上滑行了数亿年。星系的长螺旋是由恒星、气体和尘埃组成的。据美国宇航局称，星系的“臂”是恒星形成的地方。 上面这张图片称为女巫扫帚星云(Witch's Broom Nebula)，或ngc6960。它是面纱星云(Veil Nebula)的一小部分，面纱星云是大约8000年前发生的一次超新星爆炸的遗迹。 超新星 ：超新星就是濒死的大质量恒星发生的明亮而强大的爆炸。 这是称为天鹅座或天鹅 星座 的一个恒星形成区域。图像的中心是一颗名为S106 IR的恒星。 上图是两个超大质量黑洞大约在3000万年前开始合并。它们位于NGC 6240星系中。美国国家航空航天局的科学家们认为，这两个黑洞可能是在大约3000万年前开始相互旋转的。如果两个黑洞相撞，它们很可能会形成一个更大黑洞。 蟹状星云距离地球6500光年，被广泛认为是公元1054年的超新星遗迹，这张哈勃拍摄的照片是迄今为止整个蟹状星云最详细的照片。 两个正在合并的螺旋星系NGC 2207(左)和IC 2163(右)，在过去的21年里，已经发生了三次超新星爆炸，它们距离地球约1.3亿光年。 狼蛛星云(Tarantula Nebula)是位于大麦哲伦星云中的一个恒星形成区域，大麦哲伦星云是一个与银河系紧密相连的矮星系。它是迄今为止发现的最重的恒星R136a1的家园。R136位于狼蛛星云(Tarantula Nebula)，根据美国宇航局(NASA)的说法，它是一个恒星爆发区域，在这里，恒星形成的速度比银河系其他地方要高。 马头星云（Horsehead Nebula）也被称为巴纳德33(Barnard 33)，它是位于猎户座的一个黑暗星云。 暗星云 ：暗星云是致密、不透明、不发光的尘埃云。 蝴蝶星云是天蝎座的一个行星状星云，它包含了银河系中已知最热的恒星之一。据美国国家航空航天局(NASA)称，该星云中心垂死的恒星的温度估计约为25万摄氏度，其质量曾是太阳的5倍。 这群恒星是银河系中质量最大的年轻星团之一。这一星团位于巨大的NGC 3603星云中，这是一个恒星形成区域，距离地球约20000光年。 上图是礁湖星云（Lagoon Nebula），它距离地球约4000光年。礁湖星云是一个恒星形成的区域，但这张照片只捕捉到了星云的一小部分，这个巨大的星云宽55光年，高20光年。
