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哈勃望远镜被人们誉为“人类天文史上最重要的科学仪器” ， 它的名字来自于著名的天文学家埃德温·哈勃 ， 自从1990年4月24日发射升空以来 ， 它已经完成了高达140多万次的观测 ， 其传回的影像将浩瀚的宇宙真实地呈现在我们眼前 ， 并不断地刷新着我们对宇宙的认知 。

哈勃望远镜能看多远？为了避免地球大气层的干扰 ， 哈勃望远镜被部署在距离地面大约575公里的轨道上 ， 在这个高度 ， 它可以在一个“与世隔绝”的环境中安静地工作 ， 从而比地面上所有的天文望远镜都看得更清晰 ， 也看得更远 。

图为天文学家于2016年3月3日通过用哈勃望远镜观测到的“GN-z11”星系 ， 观测数据显示 ， “GN-z11”位于大熊座方向 ， 与我们之间的距离高达134亿光年 ， 这也是迄今为止哈勃望远镜所看到的最遥远的星系 。
哈勃望远镜拍摄到的冥王星是什么样子？我们知道 ， 1光年就是光在真空中前进1年的距离 ， 换算下来大约为9.46万亿公里 ， 而冥王星与我们之间的平均距离却只有大约59亿公里 ， 与134亿光年外的“GN-z11”星系相比 ， 59亿公里外的冥王星可以说是近在咫尺 。 据此我们似乎可以认为 ， 哈勃望远镜应该能拍摄到非常清晰冥王星的图像 ， 然而实际情况却并非如此 。

图为哈勃望远镜拍摄到冥王星 ， 我们可以看到 ， 在哈勃的镜头里 ， 冥王星显得非常模糊 ， 我们根本就看不清楚冥王星的细节 。 这就有点尴尬了 ， 既然哈勃能看到134亿光年外的星系 ， 那它为何看不清59亿公里外的冥王星？我们接着看 。
为什么哈勃望远镜能看到134亿光年外的星系 ， 却看不清冥王星呢？在理想的情况下 ， 我们在一个光学成像系统面前放一个几何点 ， 那么该系统就可以生成一个精确的几何点像 ， 然而这种情况在现实中却是不存在的 ， 因为光有波动性 ， 所以当光通过小孔的时候就会发生衍射 ， 在这种情况下 ， 我们的光学成像系统只可以生成一个光斑 ， 这被称为“艾里斑” 。

如图所示 ， 如果两个几何点距离太近 ， 那么在光学成像系统里对应生成的“艾里斑”就将不可分辨 ， 因此所有的光学成像系统都会存在一个分辨极限 ， 通常来讲 ， 我们把望远镜能够分辨出的最小角距称为“最小分辨角” ， 这与入射光的波长和望远镜的口径密切相关 ， 可用公式“θ= 1.22 x 波长/望远镜口径”来描述 。
哈勃望远镜属于光学望远镜 ， 为方便计算 ， 我们不妨将波长取值为500纳米 ， 已知哈勃望远镜的口径为2.4米 ， 通过上述公式我们可以计算出 ， 哈勃望远镜的最小分辨角约为0.000000254rad（弧度） ， 而这个计算结果与59亿公里的乘积 ， 就是哈勃望远镜对应于冥王星表面的最小分辨距离（平均值） ， 通过计算后我们可以得出 ， 这个值大约为1500公里 。

（“新视野号”飞掠冥王星）
根据“新视野号”对冥王星的测量数据 ， 冥王星的直径仅有2376.6（±1.6）公里 ， 这就意味着 ， 在哈勃望远镜的镜头里 ， 冥王星也就只有几个点 ， 当然就看不清冥王星了 。 那为什么哈勃望远镜又能看到位于134亿光年外的“GN-z11”星系呢？我们不妨再来算一算 。
按照同样的方法 ， 我们可以计算出哈勃望远镜对应134亿光年的最小分辨距离大约为3400光年 ， 观测数据显示 ， “GN-z11”星系的直径约为银河系的25分之1 ， 也就是大约4000光年 ， 也就是说 ， “GN-z11”星系的直径比哈勃望远镜对应于134亿光年的最小分辨距离还要大一点 ， 所以就可以被哈勃看到（虽然很模糊） 。
简而言之 ， 哈勃望远镜之所以看不清冥王星 ， 是因为它的分辨率有限 ， 而如果目标足够大 ， 那么即使在134亿光年外它也可以看到 。 这就好像我们能够轻易地看到几公里外的高楼大厦 ， 却看不清几米外的蚂蚁一样 。
哈勃望远镜的“继任者”
哈勃望远镜的设计寿命原本只有15年 ， 但它却已经运行了30余年了 ， 现在的它已经是“老态龙钟” ， 估计很快就将与我们告别 ， 而哈勃望远镜的“继任者”——詹姆斯·韦伯太空望远镜已经筹备多时 ， 据悉该望远镜的口径可以达到6.5米 。分页标题#e#
按照计划 ， 詹姆斯·韦伯太空望远镜最早将于2021年3月30日发射 ， 届时它会被部署到太阳-地球引力场的第二拉格朗日点 ， 轨道高度将达到150万公里 ， 如果一切顺利 ， 在不久的未来 ， 它将代替哈勃望远镜帮助人类探索更加深邃的宇宙 。
好了 ， 今天我们就先讲到这里 ， 欢迎大家关注我们 ， 我们下次再见`
【哈勃望远镜|哈勃能看到134亿光年外的星系，为何看不清59亿公里外的冥王星？】（本文部分图片来自网络 ， 如有侵权请与作者联系删除）

来源：(魅力科学君)

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标题：哈勃望远镜|哈勃能看到134亿光年外的星系，为何看不清59亿公里外的冥王星？