本片會帶你踏上一段旅程…
…一段穿越時空的旅程
我想跟你訴說一具儀器的故事，它大大地清晰了我們觀測星空的視野
擴闊了我們對宇宙的認知
甚至帶領我們穿透至從未到過的宇宙深處、遙遠時空的邊際
歐洲太空總署呈獻
哈勃 十五年探索之旅
哈勃的故事
仰望星空，我們會看到熟悉的閃爍星光
這些光經過了長途跋涉的旅程才到達地球
但恆星本身是不會閃爍顫動的
宇宙極其透明
從遙遠的恆星和星系所發出的光在穿越太空時，能夠不經改變上千、
上百萬甚至上億萬年
但偏偏就在光線到達我們眼晴之前的最後幾微秒
準確的恆星和星系影像被奪走
這是因為，當這些光穿越大氣層時，那層不斷變化着的空氣
水蒸氣以及塵埃會使到達我們的影像變得模糊
所以多年來，全世界的天文學家都期盼一個太空天文台
早在1923年，德國著名火箭專家赫爾曼．奧伯特就建議在太空中設置望遠鏡
可惜，要實現這夢想，當時的科技還是遙不可及
直至1946年，美國天文學家萊曼．史匹哲才提出了一個較為實際可行的太空望遠鏡計劃
望遠鏡若置於大氣層之上的太空中，就能夠接收到恆星
星系及其他天體最原始的光，避免了空氣的影響而使影像失真
因此，哈勃得到的影像比地面上最大的望遠鏡所能得到的還要清晰得多
從此，影像的清晰度只受制於觀測器材的光學質素
1970年代，美國太空總署(NASA)和歐洲太空總署(ESA)
開始合作設計及製造哈勃太空望遠鏡
望遠鏡的名字是紀念現代宇宙學的奠基者愛德溫‧哈勃而命名
他在1920年代證明並非天空中我們所見的一切全部位於銀河系內
反之，宇宙遠大於銀河系，超越我們所見
哈勃的研究成果徹底改變了我們人類對自身在宇宙的位置的認知
所以用他的名字來命名這台最偉大的望遠鏡，是最適合不過
經過二十餘年的通力合作，來自多國的科學家
工程師、承建商，最終建成了哈勃太空望遠鏡
1990年4月24日，五名太空人登上負載着哈勃太空望遠鏡的穿梭機發現號
開展了一次改變人類在宇宙視野的旅程
他們把萬眾期待的太空望遠鏡，安放設置於距離地面大約600公里的軌道上
在地球上，天文學家們正焦急地等待着哈勃的首次觀測結果
但是沒過兩個月他們便發現哈勃的視力有明顯的問題，影像毫不清晰
鏡片上有一個嚴重的缺陷…
鏡面外形的缺陷使哈勃無法拍攝到清晰的照片
反射鏡的邊緣磨得太平，雖然誤差只有人類頭髮闊度的五十分之一
但為了達至預期目標，哈勃在所有細節上也必須完美
哈勃患有「近視眼」的事實讓人難以理解
不僅是天文學家，就連美國和歐洲的納稅人們也感到十分失望
不過，在接下來的兩年裏
來自NASA和ESA的科學家、工程師們
合力設計製作出了一套光學修正系統，名為COSTAR
名稱全寫為「矯正光學太空望遠鏡中軸替換」
現在，哈勃的專家們要面對另一個艱難的決定
他們該犧牲哪一台科學儀器
以裝上COSTAR？
最後，他們選擇了高速光度計
1993年哈勃的首次維修任務
成為了人類航天史上的一次重要創舉
它緊緊抓住了天文學家與大眾的注意力，任務的熱切關注程度
在以往太空穿梭機的任務中未有先例
任務經過極細心的策劃及被極出色的執行，最終獲得了圓滿的成功
COSTAR校正了哈勃的視力，效果比任何人所預期的還要完美
當第一組維修後的影像出現在電腦螢光幕上時
我們即時知道，太空人為哈勃帶上的「眼鏡」已完全地糾正了它的近視眼
哈勃終於正式工作！
不過那只是穿梭機首次對哈勃的造訪
望遠鏡設計時的意念是它可以升級，以便它能利用新的功能
當研究出更先進的儀器、電子元件或機械零件時，太空人便能夠它們安裝上望遠鏡
正如你的汽車需要保養一樣，哈勃也需要不時的調整
工程師和科學家們會定期派遣穿梭機到哈勃，讓太空人為它升級
太空人於維修時所使用的扳手士巴拿、螺絲批及其他電工工具，跟機械師修理你的汽車的無異
哈勃至今共完成了四次維修任務，分別在1993、1997、1999和2002年，全部由太空人
搭載美國太空總署的穿梭機前往執行，原定在2005年進行的第5次維修
不幸地因為哥倫比亞號解體的災難而被取消
哈勃前途未卜
原定計劃哈勃能夠運作的年期是15年，現在，期望它的有效限期能延至20年
至今，哈勃仍不斷地有驚人發現，令天文學家得悉一些從未知道的事情
哈勃的重要任務總有一天要結束
一艘無人駕駛的探測器會飛往軌道與哈勃相接
當它離開哈勃時，這機器會留下一套火箭推進組件
再經過數年豐盛收穫的觀測
地面上的工程師最終會開動火箭，操控哈勃作最終的下降
重返大氣層，到海洋中長眠
然而，哈勃太空望遠鏡的退役
並不意味着我們對穹蒼的觀察就此結束，相反，這是一個新的開始
一個有更多神奇發現以及精彩太空圖像的新紀元
一切皆因哈勃有了繼承者
正在研製中的韋伯太空望遠鏡，預計最早可以於2011年發射
那天來到的時候
科學家會使用韋伯太空望遠鏡繼續進一步探索
和了解我們這個迷人的宇宙
近瞻哈勃
哈勃是一台設計成可以升級，位處太空的望遠鏡，它在離地面600公里的軌道上運行
遠高於令影像失真的大氣層
並約以97分鐘環繞地球運行一周
它是為了能夠拍攝非常高解像度的照片和攝取準確的光譜而設計
更集中地聚集星光從而得到比地面更清晰的成像，擺脫在大氣中閃爍造成的清晰度限制
為了盡量收集來自暗淡天體的光線
任何一台望遠鏡都需要盡可能大的鏡面來集光
儘管哈勃的口徑不算大，只有2.4米
但威力足以超越其他鏡面集光面積大10甚至20倍的地基望遠鏡
哈勃是一台大型的人造衛星
長約16米，大小有如一輛旅遊巴士
它同時是史上最複雜的機器之一
它有三千多個感應器，不斷監測
硬件的狀況，使地面上的技術人員能對一切都能瞭如指掌
對哈勃來說，時間是非常寶貴的
全世界的天文學家所申請的觀測時間，實在供不應求
讓哈勃全天候不間斷工作也是一件不容易的事
為了確保不浪費任何一秒，所有的作業，無論是觀測活動還是家務式的日常運作
如重新調整望遠鏡位置、上傳更新觀測日程表之類，都必須事先經過周密的安排
對天文學家而言，哈勃最重要的組件當然是它的科學儀器
哈勃一共有兩組科學儀器，分別在這裏和這裏
它們各司其職，有的負責拍攝照片
有的負責分拆恆星和星系的光，以形成一條展開、彩虹般的光譜
哈勃在太空中獨一無二的優勢使它可以觀測紅外線和紫外線
不然，這些光線在到達地面的望遠鏡之前早已被大氣層所濾去
這類觀測能揭示天體本來隱瞞着我們的特性
一些儀器，如ACS「高級巡天照相機」，在可見光和紫外線觀測上表現較佳
另外，如NICMOS「近紅外線照相機及多重天體攝譜儀」，則為紅外線觀測而設
哈勃依賴着各種各樣的機械和電子元件以維持其正常工作
哈勃的動力來自兩側的太陽能板，它們把太陽能轉化為電能
陀螺儀、追星儀與反作用輪則用以保持哈勃的穩定，與指向正確位置－不能太靠近太陽
月球或地球，因為它們的強光會損毀對光線敏感的儀器
並準確追蹤觀測中的天體，每次維持數小時以至數日
哈勃的兩側有幾根通訊天線以傳送
觀測和其他資料返回地球
哈勃首先把數據傳送至一顆追蹤及數據轉發衛星系統的衛星
衛星然後再把訊息下鏈至美國新墨西哥州的白沙基地
觀測的數據再由美國NASA傳送至歐洲，並儲存於德國慕尼黑的龐大數據庫中
沒有任何一個國家能夠獨力承擔此浩大計劃
哈勃是一項NASA與ESA之間的重要合作項目
由歐洲太空總署成立之初就已經開始
哈勃在歐洲天文學界有着很高的重要性
歐洲天文學家使用哈勃的觀測時間，通常比一般人多出15%
致使過去數年間得以出產數以千計的科學著作
參與哈勃望遠鏡合作的歐洲專家分為兩組
15位來自ESA的專家在美國太空望遠鏡科學研究院工作
另外20位專家則組成了位於德國慕尼黑的哈勃太空望遠鏡歐洲協調中心
行星故事
宇宙了無邊際
在浩瀚的宇宙中，我們的至親就是同在太陽系中的天體
大家有着同一的起源和命運
約45億年前，我們的太陽系在巨大的氣體雲中形成
諷刺地，很可能是多年前由一顆附近的恆星
在熱核爆炸的致命力量中所觸發而使我們的太陽系誕生
也許是爆炸的破壞力打亂了原始氣體雲中不穩定的平衡狀態
引起一些物質向內塌陷，朝中心聚集形成了新的恆星，那就是我們的太陽
而一少部份的塌陷物則在多處匯集，形成我們今天所見的各顆行星
換句話說，我們只不過是太陽誕生後的殘留物
行星在母恆星誕生後遺下的塵埃和氣體圓盤中誕生
固態行星形成於太陽系內圍，至於那些氣體巨星則形成於太陽系靠外的地方
然後，當太陽開始吹出猛烈的原子風
或是由鄰近的恆星或超新星刮來時
只有一定大的行星才可以保留附近的氣體
但行星間脆弱無力的星雲氣體會被打散
最後，在太陽系的天體動物園裏便留下了岩石世界
和巨大的氣體行星
即使現在，我們也無法準確估算太陽系中物質的總量，甚至連究竟有多少顆行星也不能確定
自從上世紀30年代發現冥王星，和70年代發現冥衛一後
天文學家就一直試圖尋找冥王星以外是否有天體存在
2003年，哈勃發現一顆在遙遠恆星背景中移動的天體
那速度足以認定那是太陽系內的天體
從估計顯示，它的大小接近一顆行星，並以北極因紐特人的女神「塞得娜」命名
塞得娜直徑可能為1500公里，相當於冥王星的四分之三
但因為它太遙遠，即使在哈勃望遠鏡眼中，也只不過是幾個像素
（在塞得娜被發現時）它是繼發現冥王星後在太陽系被發現最大的天體
塞得娜距離太陽150億公里
比地球與太陽間的距離多100倍
在這距離，太陽的光和熱只有地球上滿月時的強度
所以塞得娜永遠處於荒涼的寒冬
天際間，神秘的天體不只限於塞得娜
行星形成後餘下的殘骸，它們仍在太陽系各處漂浮
化成了不同形狀、不同大小的小行星或彗星
但有時候它們的軌道會引領它們走向災難的道路
哈勃太空望遠鏡就曾目擊了休梅克‧利維9號彗星的最後旅程
1992年夏天，當這顆彗星飛過木星時，它被木星巨大的引力撕成多塊碎片
2年後，這些碎片循軌道回歸並直插進木星大氣的心臟地帶
哈勃緊貼並報導着彗星碎片隕落的每一刻，從它傳回來一張張高解像、震撼的撞擊照片
那些傷疤，任何一處都比我們的地球大
備有精密儀器的太空探測器經常被派到太陽系內不同的行星
它們能提供近距離研究那些遙遠行星的難得機會
哈勃提供了一項獨有的功能，它在我們的太陽系上開啟了一扇永不關上的窗口
我們看見了空前的景像，如其他行星上的風暴
它們的季節變遷
大氣中的其他空前現象，例如極光
就像地球上的北極光和南極光
雖然，在太陽系中明顯地還有很多等待我們發現的驚喜
但哈勃也會把它的眼睛指向其他恆星，尋找其他行星系統
天文學家正展開在宇宙其他地方尋找生命的行動
首要目標是尋找類似地球的行星
2001年，哈勃首次直接探測到大氣層在
太陽系外行星存在，和它部份的組成成分
藉着量度外星行星大氣的化學成分，總有一天
會讓我們在地球以外發現生命的印記，一切生命都需要呼吸
而呼吸會改變大氣的成分，這正好為我們提供了探測生命存在證據的線索
天文學家相信有很多行星系統與我們太陽系相似
它們都繞著其他恆星公轉
恆星的誕生、成長、死亡和重生是一個無休止的循環
恆星由氣體和塵埃而生，光芒四射數百萬、數十億載
然後又會死亡變回氣體和塵埃，再去孕育新的生命，循環不息
行星及可能產生生命的一些化學元素，成為這個循環過程中的副產品
正因如此，廣闊的宇宙才會生生不息…
恆星的一生
作為地球上所有生命能量的泉源，我們的太陽是一顆恆星
但它只是一顆非常普通的恆星
在銀河系中我們也可以找到數以十億顆這樣的恆星
恆星就是燃燒的氣體光球
它在引力的塌縮下，在氣體雲中形成，在它一生中也會一直穩步釋放能量
因為它的核心會一直進行連鎖核反應
大部分恆星通過核聚變的過程把氫原子合成為氦
跟毀滅性的氫彈原理相同
事實上，恆星就是把一些較輕元素通過一系列核聚變的過程轉換成較重元素的核工廠
它們會一直燃燒，直至耗盡所有「燃料」
就是這樣，恆星的一生靜悄悄地開始，穩步地成長，然後或許轟轟烈烈地結束
但恆星，正如太陽，壽命比人類長上億倍，我們是如何知道這些事情的呢？
要研究地球上某種生物的生命周期
我們沒有必要去追蹤着牠整個生命的歷程
換個方法，我們可以同時間觀察多個處於不同階段的個體
這樣我們便可以知道它們生命周期中的所有階段
舉例，人生中幾個不同的階段，可以作為整個人生歷程的一個寫照
這同樣適用於恆星上
恆星從出生到死亡經歷數百萬年，甚至數十億年
即使最短壽的恆星，壽命也有一百萬年
比整個人類的歷史還要長
這正是我們很少可以追蹤恆星隨着時間改變的緣故
為了更全面地了解恆星
我們必須把恆星從出生到死亡的所有階段，各自尋找樣本進行分析
然後再把結果合拼形成一幅大圖畫
哈勃歎為觀止的相片紀錄了恆星誕生時的激烈情況
以及提供了斑斕細緻的影像
恆星在我們近鄰的星際產房中誕生，它們好比一台時光機
重演着我們太陽系誕生的過程
為了在恆星誕生地獲取我們起源的重要證據，哈勃需要不斷努力工作
因為它們總是隱藏在星雲迷濛的面紗背後，那佈滿塵埃的分子雲中
在整個宇宙中都有恆星形成
巨大發光的氫氣塵埃巨柱
守衛着恆星搖籃，浸浴在附近新生恆星的光芒中
哈勃的紅外線觀測功能使它能看穿氣體和塵埃
展示出前所未見的初生恆星樣子
哈勃最令人興奮的發現之一，就是觀測到獵戶座大星雲深處
包圍着新生恆星的塵埃盤
現在，我們實際上是看着新生行星系統的誕生，行星最終會在當中形成
正如45億年前我們的太陽系誕生一樣
在它們初生的階段，恆星會囤積起誕生星雲的氣體
物質跌進恆星的時候會被加熱，形成氣泡甚至噴流
就像車輪的轉軸一樣，沿著旋轉軸噴發
通常情況下，許多恆星都誕生於同一氣體塵埃雲中
有些恆星會一輩子聚在一起，共同經歷每一個演化的歷程
就像我們那些一起長大、長伴一生的兒時好友
在星團中的所有恆星均是同齡的，但它們的質量卻各不相同
這也意味着它們將有着不同的命運
跟恆星的一生相比，人類的存在只有如眨眼一瞬間
所以要直接觀測到恆星在演化階段上的過渡變遷，只有靠偶然幸運的機會
在過去成果豐盛的十五年中，哈勃讓我們實時地觀察到一些恆星正在老化
望遠鏡拍攝了令人驚歎的影片，讓我們見證着
一些天體如何在宇宙漫長時間中，在一刻間確實地改變外貌
質量最大的恆星的死亡會異常激烈
它們在巨大的爆炸中把自己摧毀，成為超新星
在數個月的輝煌時期，它們會成為整個宇宙中最光亮的天體
勝過同一星系中所有恆星
自1990年升空，哈勃一直留意著超新星1987A所上演的一齣戲
近代最近距離的超新星爆發
望遠鏡不斷監察著超新星爆炸後留下的氣體環
哈勃觀測到環上出現的光斑，它們就像鑲嵌在頸鍊上的寶石一樣
由恆星爆炸後產生的超音速衝擊波，正在點燃着這些宇宙「珍珠」
超新星爆炸的遺迹中會隱藏着一台強力的引擎
哈勃對超新星爆炸殘骸－蟹狀星雲的神秘心臟地帶進行觀測
在這個中國天文學家在公元1054年所詳盡記錄的超新星，哈勃發現它是一個動態的地方
在星雲的中心，住着一顆特別的恆星－脈衝星
這星像燈塔般旋轉，發射出一束束光和能量
照亮和激發四周塵埃和氣體組成的廣闊的星雲
不過，並非所有恆星都會以這種激烈的方式終其一生
太陽一類的恆星在耗盡氫氣的時候，會冷卻下來
於是由外向中心塌縮，然後燃燒較重的元素
致使外層膨脹慢慢擴散至太空
在這個階段的恆星，稱為「紅巨星」
我們的太陽會在數十億年後變為一顆紅巨星
在那時候，它會膨脹，並吞噬水星、金星以至我們的地球
但這些恆星並未就此結束，它們會繼續演化成非凡的東西
就在它們呼吸最後一口氣前夕，如我們太陽般的恆星會綻放生命最後的光華
在核聚變的最後階段，恆星所吹出的恆星風
使紅巨星的殘骸上膨漲至更龐大的範圍
膨脹後的中心地帶，是原來恆星的核心
它以強烈的紫外線湧向外部的氣體包層，令它發亮
因為在早期使用望遠鏡的天文學家看來
這些奇特的天體有點像新發現的天王星
所以它們得名「行星狀星雲」
哈勃敏銳的洞察力顯示行星狀星雲的外形像蝴蝶，全都是獨一無二的
哈勃所收藏的燦爛行星狀星雲，展示出意想不到、複雜細緻的形態
有些像美麗的風車、漩渦噴流、優雅的高腳酒杯
木桶狀，甚至像火箭引擎噴出的火焰
因為高踞大氣層之上，哈勃是唯一的望遠鏡
能夠觀測到這些正在死亡的恆星外部包層全部細節
現在我們前後對比一下哈勃分別於1994年和2002年拍攝的照片
現代天體物理學中一項謎團，就是何以如太陽般簡單的
氣體圓球能衍生出如此複雜的結構
一些行星狀星雲就如宇宙間的花園灑水器
以兩個相反方向噴射
或是，這些特別的圖案，是由一顆伴星的磁場所雕刻
把放出的氣體注入成噴流的形態？
不管是甚麼形成原因，這些宇宙之花在一萬年後便會消散
就如真花一樣，它們死後會分解滋潤四周的環境
恆星一生中所製造的化學元素，也會隨行星狀星雲散發開去
以滋潤周遭的空間，為新一代的恆星
行星甚至生命的出現提供原材料
因為行星狀星雲在宇宙漫長的歲月中轉瞬即逝
在銀河系中同一時間能出現的行星狀星雲不會超過15000個
死亡的恆星所能以較長時間留下的，是它的小小核心
那稱為白矮星，這些只有地球般大，但密度非比尋常地高的星
註定要花上永恆的時間把它們的餘熱滲漏到太空之中
直至數十億年後接近宇宙冷酷的溫度－攝氏零下270度
宇宙大碰撞
我們居住在一巨大的恆星系統，稱為銀河系的星系中
從外面看來，銀河系是一個龐大的螺旋體，由多條長長的旋臂擁抱着中央核心而成
整個系統在慢慢旋轉，在星體之間充斥著大量我們能看見的氣體與塵埃
和一些我們看不見、未清楚是甚麼的「暗物質」
遠離中心，在一條旋臂上，銀河系的邊緣位置
有一個細小的恆星系統，那是我們的故鄉－太陽系
當我們仰望晴朗的夜空時，我們能看到其中最亮約5000顆恆星
我們的眼睛需要掙扎良久才能看到上千光年以外遠的星光，因為太空被塵埃覆蓋
使遙遠的星光變得暗淡
所以若沒有望遠鏡的幫助，我們只能看到整個闊十萬光年的銀河系的冰山一角
銀河系中有千億之星，不少跟太陽相似
雖然千億這天文數字看起來不可思議，但這僅是一個細小的開始
天文學家相信，在宇宙中也有上千億個星系，那麼全宇宙究竟有多少顆恆星？
伸手拿起一把沙，當中輕而易舉便有五萬顆沙粒
即使把整個沙灘上的沙粒加起來，也僅能代表我們銀河系恆星的數目
但宇宙中的恆星之多，即使我們把地球上所有沙灘上
所有的沙粒也計算進去，那怕仍只是一個接近的數字
拾起一顆1毫米左右的沙粒，把它放在這裡以代表太陽
若我們由這裏啟程步行至距離最近的恆星，那也得走上大半天
約30公里的路程
所以，星系的大部分地方也只是虛空
若我們能夠把銀河系中所有的恆星都擠在一起
那麼，我們很輕而易舉地便能把它們全部放進太陽到最近的恆星間的空間裏
事實上，要填滿整個空間
得需要放進整個宇宙中所有的恆星！
當我們仰望夜空時，宇宙看起來好像是靜止的
這是因為我們人類的生命只不過是宇宙時間洪流中的滄海一粟
實際上，宇宙處於永恆的運動中，我們需要窮盡比一生更長時間作觀察
才能感受到星空的運動
在足夠的時間下，我們便能夠看到恆星和星系的移動
恆星圍繞銀河系的中心公轉，而星系則在引力下互相吸引
有時候它們甚至會發生碰撞，哈勃就曾觀測到眾多星系的碰撞
就像漫漫長夜中行駛在星海的巨輪，星系會悄悄地走近
直至它們間引力的相互作用，開始把其塑造成複雜的結構
最後不可逆轉地相互交織在一起，這是一場由引力所編排，美輪美奐的宇宙舞蹈
當兩個星系發生碰撞時，它們不像一場車禍，或是兩個桌球的相撞
而較像扣在一起的兩根手指頭
星系中大多數的恆星，在碰撞的過程中會安然無恙
在最壞的情況下，引力會把它們連同氣體塵埃一起拋出，形成長長的流束
延綿數十萬光年，甚至更長，兩個星系
被困在它們致命的引力枷鎖中，會繼續互繞
撕扯出更多的氣體和恆星加進到它們的尾巴，最後，再經過上億年
兩個星系最終會合併成為一個星系
我們相信，很多現時的星系包括銀河系
都是過去由許多較小的星系經過數十億年的結合而成的
由星系間巨大猛烈的相互作用所觸動
恆星從一大片氣體烈焰中誕生，形成壯麗耀眼的藍色星團
我們的銀河系也將要跟另一個離我們最近的大星系－仙女座大星系相撞
它們正以每小時50萬公里的速度互相接近，並在30億年後
發生正面碰撞
這直接的碰撞，會導致兩個星系結合成一個宏偉的合體
銀河系將再不會是我們所熟悉的旋渦星系了
取而代之，它會演化成一個巨大的橢圓星系
包含所有自己原有的和仙女座大星系的恆星
若從地球上看過去，碰撞的情況就像這樣
雖然那是很久很久以後的事情
但是大自然的其他黑暗力量正在充斥並操縱着我們的四周，甚至就在現在，在我們講話的時候…
太空怪獸
黑洞是宇宙中的神秘惡魔，它們會吞噬一切走近它們的東西，不容許任何東西逃出它的魔掌
所以對天文學家們來說，黑洞的中心是一個終極的未解之謎
沒有任何訊息能逃離黑洞引力的堡壘
我們無法得知那裏到底有甚麼
就連光也無法逃脫，那又怎知道它們的存在呢？
黑洞本身是不可能直接被觀測的
但天文學家可以研究黑洞對四周所產生的間接影響
通過巨大引力進行觀測
哈勃的高分辨率揭示了黑洞對周遭環境的扭曲現象
不僅是引力，天文學家還發現當黑洞周圍的物質被擠壓
到一定程度的時候，會像鐘鈴一樣鳴響
這是一個距離地球2.5億光年的黑洞所奏出的真實音調
它在環繞黑洞的圓盤中迴響，現在被改變成
人類聽力範圍之內的音域，實際上，它是一個較中央C低57個八度的降B音
天文學家相信黑洞是太空中結構簡單的「奇點」
它們沒有體積、沒有範圍，但密度卻無限大
黑洞產生其中一種途徑是通過質量為太陽數倍的恆星，死亡時的塌縮
巨大質量恆星死亡塌縮後的屍體，重量實在太大，自然界中沒有任何力量
能夠阻止它們把自己壓縮成無窮小的體積
它們最終表面上會消失掉，實際上卻被擠壓成「無」
隱藏着巨大的引力，當恆星或其他天體靠近它時都會被拉扯進去
每一個黑洞都有一個不歸點，稱為「視界」
一旦有物質比如一顆恆星，被拖進這個範圍，便從此消失
若一顆不幸的恆星逐步接近視界，它會註定毀滅地依着一條螺旋死亡軌道迎接末日的來臨
當恆星走近黑洞時
恆星離黑洞最近的物質會比其他部分感受到較大的吸力
因而把恆星吸引向黑洞中心並加以拉長，最後
巨大的潮汐力會把它撕裂成碎片，並被黑洞吞噬掉
黑洞這類天體也有其他古怪的一面
它能夠令時空扭曲，甚至令時間的流動減慢
雖然任何物體的質量都會使時空的結構改變，但黑洞卻把這發揮得淋漓盡致
根據愛因斯坦著名的廣義相對論
如果一個無懼的旅行者造訪黑洞，並能夠停在視界上遊覽
而沒有被黑洞所吞噬，那麼當他回程時，會發現自己比沒有尾隨他的同團團員年輕
也許天文學家所假想的，最引人興趣的天體莫過於蟲洞了
蟲洞實質上是一條穿越時空的捷徑，由宇宙的一點連接到另一點
若它們真的存在，也許有一天會令來往宇宙中不同空間
的旅程，變得比以光速行走正常空間還要快捷
哈勃顯示可能幾乎所有星系的中心也有黑洞
在我們的銀河系中心就有一個巨大
特大質量的黑洞，也許比普通巨大質量恆星塌縮而成的大數以百萬倍
它可能是在星系久遠的歷史中，由眾多恆星型黑洞合併而成
當兩顆星系發生碰撞時，它們各自中心的超級黑洞會上演一場精心編排的舞蹈
在星系二合為一之後的一段長時間裏
它們的超級黑洞仍會繼續互相圍繞運轉數億年
直至最終猛烈併合成一個極大質量的黑洞
這最終過程的威力實在太強大，連我們也可能探測到時空結構的改變
通過新誕生的引力波望遠鏡或軌道探測器，在可見的將來我們或許能看見
但跟需要數百萬年時間合併的星系相比
它們中心的超級黑洞天崩地裂的合併相對短促，因此看到這些事件機會很少
天文學家一直誤以為宇宙是一個和平安寧的地方，直至最近這50年才改觀
但這跟事實相距甚遠
太空經常發生震懾人心的激烈事件，如超新星的爆炸
星系間的碰撞，以及大量物質闖進黑洞時
外瀉巨大能量等現象
類星體的發現讓我們首次能夠清楚地瞥視這些騷動
對於地基望遠鏡來說，類星體看起來像普通的恆星
這正是天文學家根據第一印象把它們命名為「類似恆星天體」的原因
但是，類星體實際上的距離比恆星遠得多，因此真實的光度也亮得多
它們是由超級黑洞所驅動的星系，比正常星系亮1000倍以上
當恆星運行至太接近黑洞的時候會被它拉扯下去，好比水流進一個巨大的宇宙水槽一樣傾倒而下
不斷螺旋運動的氣體形成了一個很厚的圓盤，氣體在向黑洞自由下落的過程中被加熱至高溫
能量以龐大的噴流向圓盤的上下噴發
類星體在廣泛類型的星系中也有發現，當中發現的大部分都正發生猛烈的撞擊
點燃類星體的機制看似有多種方式
例如一對星系的碰撞能夠觸發類星體的誕生
但哈勃顯示，即使看起來正常、未受干擾的星系也有隱藏着類星體的例子
但類星體並不是天文學家發現的唯一高能量天體
尋找其他東西的時候，一些無意間的發現
往往也改變了天文學的發展進程
伽瑪射線暴在1960年代末期，由美國的軍事衛星
在監視前蘇聯的核試時無意中發現
衛星結果並沒有尋找到人類所製造最具破壞力的引爆
反而發現了宇宙中威力最大的爆炸
這些令人震驚的高能量伽瑪射線爆發，來自天空中任意的方向，至少每天探測到一次
雖然伽瑪射線暴只持續數秒
但所釋出的能量足足等於整個銀河系數個世紀合共所輻射的總能量！
人類肉眼不能看見伽瑪射線，我們需要通過特殊的儀器才能探測到它們
30年來，沒有人知道到底是甚麼引起了這些爆發
就像我們看見伽瑪射線的子彈掠過地球，卻無法瞥見發射它們的武器
聯合世上所有其他的望遠鏡，哈勃多年來一直致力尋找它的源頭
觀測天空中曾發生伽瑪射線暴的位置，看看那裏是有否任何天體
可惜卻一無所獲，直至…
1999年，哈勃關鍵性的觀測認定了這些恐怖的爆炸源自很遙遠的星系
成因可能是由巨大質量恆星最後激變的塌縮過程所產生的爆炸
或是由兩顆高密度的天體猛烈撞擊造成，例如兩顆黑洞、或是一顆黑洞與一顆中子星的碰撞
黑洞絕對是宇宙間最恐怖怪誕的天體
除了對物質有影響外，還以引人注目的方式來證明它們的存在
因為龐大的引力場令光線轉向
實際上，走近黑洞的光線不會以直線行走
而會被扭曲至新的路徑，因此黑洞也是一台天然的望遠鏡，能夠透視我們想像之外的太空更深處
引力幻象
猶如在沙漠中的流浪者看見海市蜃樓一樣，盤旋在沙上的熱空氣
令光線折曲，因而看見遙遠的景物，我們在宇宙中也可以看到海市蜃樓
不過，現代望遠鏡如哈勃太空望遠鏡所見的海市蜃樓並非源自熱空氣
而是由遙遠大量物質集結的星系團所形成
很久以前人們認為地球是平的
這不難理解，因為我們在日常生活中不會看見這世界是彎曲的
同樣道理，宇宙實際上也有彎曲的空間，即使我們在星光燦爛的夜空中看不見扭曲
但宇宙空間的曲率卻產生了我們可以觀測的現象
其中一項愛因斯坦的預測，就是引力能夠令空間扭曲，繼而影響光線行走的路徑
情形就如同漣漪在一個佈滿沙粒的池底，光線顯示出扭曲的蜂巢圖案一樣
由遙遠星系而來的光線，在沿途經過大質量星系團的引力場時
會被扭曲和放大
看起來就像在看一塊巨大的放大鏡，這現象稱之為「引力透鏡效應」
光線遇上大質量天體時而形成不同的怪誕圖案
會基於該「透鏡體」的特性，因此背景天體能夠以多種形態出現
「愛因斯坦環」－ 影像被推擠成一個光環
多重影像 － 被詭異複製的遙遠星系
或是被扭曲成香蕉狀的弧和細弧
雖然愛因斯坦早在1915年便意識到太空中會出現這現象
但他認為在地球上永遠不能觀測得到
然而在1919年，他的計算結果被證實了是正確的
一支前往鄰近非洲西岸的普林西比島的日食遠征觀測隊
由英國著名天文學家阿瑟．愛丁頓所率領
觀測被遮擋的日面四周恆星的位置
結果發現，恆星的位置對比在太陽不存在的時候
向外移動了一個雖少但能夠測度的距離
今時今日，在遙遠宇宙天體暗淡的引力影像，可以使用地球上最佳的望遠鏡
和目光銳利的哈勃觀測到
哈勃是第一台能夠分辨出引力弧在多重影像下細節的望遠鏡
它直接揭示了被透鏡成像之背景天體的形態和內部結構
2003年，天文學家根據一條在哈勃照片上的神秘光弧，推測那是歷來
在宇宙中所見最大、最亮和最熱的產星區
需要配合足夠大質量的天體作為宇宙放大鏡，例如星系團
才能令空間能夠有如此大的扭曲程度，並且讓我們看見發生在宇宙深處的現象
就算是有着哈勃驚人的視力
現時所觀測大部分的引力透鏡現象也出現在星系團附近
由上百或上千的星系集合而成
相信是宇宙中受引力束縛下最大的結構
天文學家知道，我們現在眼所見的宇宙僅是實際上所有物質的一小部分
萬物之間存在着引力
但單靠可見的物質的分量還不足以使星系和星系團內部的物質結合在一起
由於香蕉形影像的扭曲程度，是取決於透鏡的總質量
引力透鏡效應可以用來稱量星系團的質量，以理解隱藏暗物質的分佈
在一些哈勃所拍攝的清晰照片上，我們通常依靠肉眼把由同一背景星系所形成的不同的弧全部連繫起來
這過程能讓天文學家詳細地研究年輕宇宙中的星系
突破現時望遠鏡和技術的極限
引力透鏡更可以作為一台大自然望遠鏡，在2004年
哈勃探測到宇宙中已知最遙遠的星系
全靠利用引力透鏡的放大功能
宇宙的誕生與死亡
在真空中，光行走的速度比任何東西都要快，但那仍是有限的速度
也即是說，光線在太空中任何兩點間行走，也需要時間
光速以每秒30萬公里的速度行走
30萬公里也差不多等於地球與月球之間的距離
所以光需要一秒時間才由月球來到地球
我們所看到的月球是它一秒前的景像
誰沒有想過在時間中旅行會怎樣？
有限的光速容許我們回望到過去，貼近真實的時間旅行
只要我們望向太空，靜心等待從遠道而來的光線
我們可以知道它們開展旅程那一刻的情形
威力強大的儀器如哈勃，讓我們能夠看到宇宙歷來距離更遠和時間更久遠之處
宇宙學家現在所能夠看到的深空實在讓人驚歎
1920年代，天文學家哈勃發現大多數星系都離我們而去
遠離我們的速度與距離成正比，距離愈遠的星系，離開我們的速度也愈快
得出了宇宙膨脹的結論
宇宙的膨脹源自一次上百億年前稱之為「大爆炸」開天闢地的爆發
我們現在要推斷宇宙年齡和大小，則它膨脹速度的快慢緊握着關鍵的鑰匙
而這個比率我們稱之為「哈勃常數」
根據時光倒流的方法可以估計到宇宙的年齡與大小
直至一切壓回到宇宙誕生時的無窮小能量點
支持建造哈勃的最大科學理據，就是為了斷定宇宙的大小和年齡
為了探求準確的哈勃常數，由「核心計劃小組」所領導
並由一群天文學家使用哈勃尋找遙遠、精確的「量天尺」
一類稱為「造父變星」的特殊恆星
造父變星具有非常穩定和可預測的光變周期
光度的變化嚴格地遵從恆星的物理特性
由此可以用來有效地推斷它們的距離
因此，這類恆星也有「標準燭光」的稱譽
造父變星因而被用作測量超新星距離的可靠踏腳石
超新星比造父變星更亮，因此能夠在更遠的距離看到
哈勃能夠比其他儀器更準確地量度超新星爆炸時的光芒
基於它的高分辨率
通常在地面所見的超新星影像都與其寄主星系融合在一起
然而哈勃卻可以清楚地區分這兩種光源
造父變星與超新星成為了測度宇宙尺度的工具
今天我們知道宇宙的年齡比以往更精準
約為140億年
多年來，天文學家們一直在討論宇宙遙遠的未來，究竟會是停止膨脹
並反過來在燃燒中的「大反衝」擠壓塌陷，還是以愈來愈慢的速度永遠地膨脹下去
結合哈勃和大部分世界頂級的望遠鏡
天文學家對遙遠超新星進行觀測並量度距離
我們宇宙的膨脹不單看似並沒有慢下來的迹象，反而在不斷地加速膨脹
當哈勃量度宇宙在不同時間的膨脹速度時
出人意表地，發現宇宙演化歷史的前半段
膨脹的速度正在減慢，但其後，神秘力量
「反引力」把宇宙放進了加速器，開啟了我們現時所見的加速情形
這暗示了宇宙異常的結局，反引力的力量
隨着時間變得愈來愈強，若繼續下去
最終會壓倒所有引力並把宇宙推向疾快的加速
把萬物撕裂至基本粒子，宇宙學家把這惡夢稱之為「大解體」
遙望時間的盡頭
我們現在正不斷從宇宙深處收集一些意料之外的的訊息
就像地質學家在地底挖掘更深處以尋找更古老的化石一樣
天文學家為了見證更久遠的年代，不斷朝着時間起源一直「挖掘」
尋找更遙遠更暗淡天體發出的光線
在1995年的聖誕節，哈勃揭開了稱為「天文考古學」研究的新紀元
把世界上最精密的望遠鏡，連續10天指向同一個天區作觀測，聽起來也許有點匪夷所思
這亦正是1995年底首次作出這個嘗試時，很多天文學家都抱着的想法
這稱為「深空區」的觀測，是指向天空中某個特定位置進行長時間曝光
目的在於藉着長時間不停累積收集光線，從而揭示出暗淡的天體
觀測時看得愈「深」，那代表所看見的天體也愈暗
宇宙中的天體看起來暗淡的原因有二，一是其自身的亮度低，另外是因為它們的距離太遠
當這個實驗首次被提出時
沒有人真正知道這會否帶來任何有意思的科學結果
但是，當天文學家細看首張照片時，都被它嚇呆了！在照片中一個細小的區域裏，就有超過3000多個星系
這深空區的觀測點是位於大熊座的北斗七星裏
是經過精挑細選下盡量空無一物的區域，以使哈勃觀測時能夠避開
銀河系中的恆星和鄰近的星系
在首張深空區中所見的上千個星系，位處演化中的不同階段
它們就像是串連起一條延綿上十億光年的長廊
好讓天文學家通過瞥視處於不同時期的星系
能夠研究它們在時間洪流中的演化
當首張深空區完成後，另一張長時間曝光的深空區就選址在南天進行拍攝
結合南和北哈勃深空區，它們一時無兩地為天文學家提供了窺視宇宙形成初期的窗口
影像中所見的一些天體，它們非常暗淡，觀測它們有如
要在月球上看到地球上一束電筒的光般困難
我們可以肯地說，哈勃深空區揭開了觀測宇宙學的新紀元
它構建了我們對宇宙深處的見解
這兩張哈勃深空區在現代天文學界中掀起了一次翻天覆地的革命
當首次深空區的觀測進行後，幾乎所有位處地面和太空的望遠鏡都指向了這同一天區
相當長的時間，一些最有意義的天文成果往往能夠由多種
不同大小、位處不同環境、對不同波段有不同靈敏度的儀器得到
它們讓我們首次清楚知道宇宙中不同時期的恆星誕生率
恆星誕生的高峰期出現在宇宙最初形成後的幾十億年之中
那時候所形成的恆星數目比現時的高出十倍以上
既然天文學家開啟了一道前所未見的宇宙深空大門
他們就試圖把觀測的極限推向更早的時代
在2003和2004年，哈勃進行了史上曝光最深的觀測
得出了「哈勃超深空區」，這是一張總曝光時間為28天的照片
比先前的哈勃深空區所見的還要深，年代還要久遠
哈勃超深空區捕捉了自「黑暗時代」後首批形成的星系
那時候是大爆炸後不久，首批恆星重燃冰冷、黑暗宇宙的時候
原本在宇宙誕生後，新生宇宙的高速膨脹時期，恆星和星系尚未形成前
物質的分佈還比較平均
但隨着時間的增加，引力作為宇宙間所有力的王者，對萬物開始逐少逐少慢慢地起作用
在神秘暗物質的引力影響下
一小團一小團的正常物質開始在密度比平均稍為高一點的區域凝聚
當太空中仍沒有星星的時候，宇宙正處於黑暗時期
在物質團塊密度比較高的地方，會吸引更多的物質
一場空間膨脹與引力之間的角力賽隨之展開
在引力戰勝了的地方，那些區域就會停止膨脹並開始自我塌縮
就是這樣，首批恆星和星系誕生了
在物質密度最高的地方，呈巨大網絡分佈結構的物質，它們之間的匯聚點
我們所知宇宙中最大型的結構「星系團」，就在此地形成
深空區照片裏佈滿了大量大小不同、形狀多變、顏色各異的星系
天文學家會用上數以年計的時間來研究照片上無數奇形怪狀、顏色獨特的星系
以了解它們在大爆炸以後是如何形成和演化
對比起大量司空見慣的旋渦和橢圓星系
還有眾多形狀稀奇古怪的星系散佈在深空區照片之中，有些像牙籤
有些像手鐲上的扣環，還有幾個看起來是正在互相作用的星系
它們奇怪的形狀與我們今天所見四周優美的旋渦和橢圓星系大不相同
這些古怪的星系代表了一段宇宙非常混沌的時期
那時候，星系間的秩序和結構才剛剛開始建立
哈勃最偉大的地方之一，就是它眾多的儀器
能夠同時進行觀測
哈勃超深空區實際上是由ACS和NICMOS兩台儀器所拍攝的兩張獨立照片
一台是ACS，另一台是NICMOS，而NICMOS能夠看到比ACS看到的更為遙遠的星系
它能夠探測紅外線，所以能夠展示距離最遙遠前所未見的天體