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放大宇宙：手机望远镜的惊人光学性能 (放大宇宙的图片)
放大宇宙：手机轻松探索广阔的星空。无论您是经验丰富的观星者还是刚刚踏入天文学领域的新手，手机望远镜都能为您提供一个独特的角度来欣赏宇宙的奇观。
在未来，随着光学技术和智能手机功能的不断发展，我们可以期待手机望远镜的性能进一步提升。它们有望彻底改变我们观测和欣赏宇宙的方式，为每个人带来无与伦比的星空奇景。
人类发明的望远镜，会不会看到X射线眼中的宇宙？
我们曾多次被头顶浩瀚的星空所震撼，感慨于它的美丽壮观。 可是，我们的双眼只能看见宇宙的一面。 借助现代的射电望远镜，宇宙向我们展示了更加宏伟壮阔的一面……
（图片说明：不同波段电磁波看到的创生之柱，左图为可见光，右侧为X射线）
人类的“短浅”目光
几亿年前，动物的祖先演化出了一种神奇的器官——眼睛。 通过眼睛，动物可以接收来自周围环境的光线。 可是，我们的眼睛并不完美，它有着很大的缺陷，那就是只能看到电磁波中非常狭窄的一段——可见光。
这是因为，对可见光的感受就足以让动物在自然界生存了。 那些远古生物也想不到，未来会有一种叫做人类的生物，居然想要去研究宇宙，看看不一样的星空。
（图片说明：钱德拉X射线望远镜升空20周年发布的经典图片）
我们知道，宇宙中的天体不仅仅会释放出可见光，还会发出红外线、紫外线、X射线等许多波段的电磁波。我们的眼睛虽然看不到它们，但是借助现代的
射电望远镜，已经可以很好地捕捉这些电磁波了。 而且，由于不同天体在可见光和X射线波段发射的光有所不同，而两种波段的电磁波又有着不同的性质，所以它们所展现出来的，是完全不同的两种宇宙面貌。
那么，如果你有一双X射线的眼睛，将会看到怎样的夜空呢？
观测宇宙的“第三只眼”
为了看到X射线眼中的世界，科学家发射了许多X射线望远镜，比如NASA的钱德拉太空望远镜、欧空局的XMM-牛顿天文台等等。
由于地球大气层对X射线的屏蔽作用，这些X射线望远镜都必须发射到太空才能进行观测。
（图片说明：光谱-RG(Spektr-RG)天文物理空间观测站）
显然，科学家不会满足于此。 2019年，俄罗斯也发射了他们的光谱-RG(Spektr-RG)天文物理空间观测站。 和以前的设备不同，它的主要目的不只是观测一些单独的天体，而是巡视全天，在X射线波段对宇宙进行最深入的全面观测。
2019年7月13日，光谱-RG天文物理空间观测站在哈萨克斯坦的
拜科努尔基地发射升空。 和明年将要升空的詹姆斯韦伯太空望远镜一样，光谱-RG天文物理空间观测站也被安置在150万公里以外的日地拉格朗日L2点上，严格保持着和地球同步的运行。
（图片说明：拉格朗日点示意图，航天器在这些点上可以严格遵从于地球同步绕太阳公转）
光谱-RG天文物理空间观测站承载了两台设备，其一是俄罗斯的ART-XC望远镜，另一个是德国的eROSITA，后者是这次观测的主力。 该望远镜由7个相同的Wolter型镜面模块和54个嵌套式镀金镜面组成，可以高效收集高能X射线光子，并将其引导到eROSITA 的X射线敏感相机上。
（图片说明：eROSITA望远镜）
（图片说明：七面镜片背后的X射线检测设备）
最近一年的时间里，eROSITA一共收集了182天的数据，每次曝光时间在150-200秒之间，获得了165Gb的宝贵资料。 负责该项目的科学家每天都要连接卫星，下载新的数据以便整合和处理。 据了解，光谱-RG天文物理空间观测站将要在太空中服役7年的时间，一共完成对全天共计8次的观测，最终绘制出一幅史无前例的高分辨率X射线全天图。
最完整的X射线全天图
此前，世界上唯一一张X射线全天图来自于德国的ROSAT卫星。 不过那已经是上个世纪90年代的事了，而且当时的观测精度也非常有限。 如今的eROSITAX射线望远镜已经完成了巨大的突破，不仅观测深度达到了ROSAT的4倍，灵敏度也提高了近25倍。
（图片说明：ROSAT和光谱-RG天文物理空间观测站拍摄的X射线全天图对比）
2019年7月发射至今，该观测站已经几乎整整升空一年的时间，也终于在前不久完成了第一次全天勘测。 经历了第一次全天勘测，科学家们绘制了一张包含100多万个明亮X射线天体的地图，这比之前60年时间里所有这种天体的总数还多了一倍。
马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）eROSITA首席研究员天体物理学家Peter Predehl兴奋地介绍说：“这幅全天图彻底改变了我们对高能宇宙的观测方式，我们看到了如此丰富的细节——壮丽的图像令人叹为观止。”
（图片说明：MPE发布的X射线全天图）
对于这张图，天文学家们已经期待很久了。 MPE的天体物理学家Mara Salvato喜悦之情溢于言表：“我们全都急切地盼望着eROSITA第一张全天图的出炉，天空中很大范围的区域内都被长波段所覆盖，如今我们终于有了能够匹配的X射线数据，我们需要其他相关的研究来识别这些X射线源，并且了解它们的特点。 ”
X射线眼中的宇宙
那么，这张图中究竟向我们传达了哪些信息呢？
（图片说明：eROSITA拍摄的船底座超新星遗迹）
科学家指出：本地图中有77%的X射线源都是宇宙中的超大质量黑洞，其中一部分的规模甚至更大，发展成了活跃星系核。 周围物质在被黑洞的强大引力吞噬下落过程中，由于能量升高，导致释放出X射线，最终被我们检测到。
还有20%左右的比例，来自于银河系内部。 它们基本上都来自于一些非常狂暴的恒星，拥有着温度极高、磁场极强的日冕层。
（图片说明：夏普利超星系团中的X射线源）
另外，有2%的X射线源是一些星系团，它们之间的星际尘埃和气体在相互作用的强大引力作用下，发出了X射线。
最后的1%，则是由各种各样罕见的天体或宇宙现象产生的，如X射线双星、超新星遗迹或者恒星被黑洞撕裂等情况下产生的明亮光线。
总结
MPE的天体物理学家Kirpal Nandra表示：“eROSITA在短短6个月的时间里就对100万个光源进行了观测，彻底改变了X射线天文学，但这只是对未来观测的一次抛砖引玉。”
哈勃太空望远镜有多厉害？可以拍到宇宙的样子吗？
哈勃太空望远镜是世界上最著名的望远镜之一，在太空中已经服役了快30年了，依然在工作中，拍摄大量极有价值的宇宙图片给我们。
在哈勃传回的图片中，不仅有行星、恒星、星云、星系、还有大片的宇宙区域。 其中，最令人震撼的，就是哈勃深场图片了。
哈勃深场，全称为哈勃深空视场，是哈勃太空望远镜将人类肉眼视野里一块极小的宇宙区域极限放大，观测到最深处的宇宙景象。
在2003-2004年，哈勃太空望远镜首次拍摄了深场景象，震惊了全世界。
这张图片全名叫做Hubble Ultra Deep Field，中文译作哈勃超级深空视场。
这张照片的拍摄，是非常不容易的。 哈勃太空望远镜为此利用了400个公转周期，800次曝光（曝光时间累积达11.3天），才完成了这张图片。
这张图片的景象是位于赤经3h 32m 40.0s，赤纬-27°47 29（J2000）天炉座的一小片天区，面积为3平方角分，简单来说，只有全天空1/分之一的面积。
不过，如此“渺小”的区域，却包含着大量的信息。
在这张图片里，只有极少的银河系恒星恰好“抢镜”，其余的每一个光点，都是一个星系。 这张图片里共有近个星系，它们有的大有的小，可能每一个都包含上千亿颗恒星。 它们穿越几十甚至几百亿光年的遥远距离，呈现在哈勃太空望远镜这样的先进设备里，竟然还只有一个光点那么大。
天文学家指出，所谓的哈勃深场，真的非常非常“深”，其中16个星系距离我们都有129亿光年，甚至还有5个131亿光年以外的星系。 由于光速的限制我们可以知道，我们看到的它们的景象其实也是来自于129-131亿年前的景象。 也就是说，它们不仅位于宇宙最深处，其实也是宇宙最古老的星系了。
2012年，NASA与欧洲空间局合作，通过高级巡天相机和广角相机两个高精尖的摄像头共计200万秒的曝光时间，拍摄了一张更细致的哈勃极端深场。
哈勃极端深场的视觉区域和满月对比。
在这张图片里，哈勃太空望远镜向我们展示了更古老的星系，把人类的视野带回到了132亿年前。 这些星系的光在真空中穿越了132亿年，终于映入人类的眼帘。
科学家观测显示，这个时候的宇宙中充满了比较小的星系，它们会碰撞、合并，形成更大的星系。 那个时候，恒星也非常活跃，包含着大量的蓝巨星。
2019年5月16日，NASA又公布了一张哈勃遗产场图。 这张图片和深空场图有一点不一样，它是总结了16年来的共计7500观测图像，拼接成了这张巨大的图片。 这张图片覆盖的区域比较大，大约是地球上看到的满月大小的区域。 因此，它所涵盖的星系也比较多。 NASA的科学家介绍，这一张场图中共包含了26.5万个星系，其中最古老的可能已经有133亿岁了。
图片中最暗淡和最远的星系的亮度只有人眼所能观察到的亮度的100亿分之一。
未来，NASA还计划发射更加先进的詹姆斯·韦伯望远镜，携带更加先进的设备，观测更深的宇宙，甚至可能看到135亿年前的宇宙。
以人类目前的科技，如此浩渺的宇宙只能通过望远镜去探索。 虽然看着很过瘾，但是终究不是亲眼所见。 什么时候人类能够亲眼看看深处的宇宙，那将是更壮观的一种场面吧！
中国天眼和哈勃望远镜的形状有什么不同，哪个更厉害？
说到天文望远镜，我们都会想到长筒形状的光学望远镜，这类望远镜中最著名且功率最强大的就是哈勃望远镜了。
但是我们常见的天文望远镜却以射电望远镜居多，这又是为什么呢？
这里必须先说一下光和电磁波，我们常见的物体都是因为它们发出或者反射了光线，才能被我们所看到并且感知它们的颜色和形状等，但是我们所看到的所有的光线其实都是电磁波中范围较窄的一段波段，如下图：其中上面部分属于电磁波的总波段，但是我们能看到的所有的光线，只是中间由紫色到红色的极小一部分，下面部分是其放大的效果，可见我们所看到的所有可见光，只是电磁波段中范围极窄的一小部分。
那么从上图我们也能明白，光学望远镜所看到的只是能发出可见光的事物，它能看到的电磁波段是十分狭窄的，所以它能看到的事物也比较少，但是宇宙间有大量的事物不只是发出可见光，也可以发出其他波段的电磁波，而且有很多事物并不发出可见光，却能发出其他波断的电磁波，那么这类事物就无法被光学望远镜发现。
但是射电望远镜就不同了，它能接收到的电磁波段的范围要比光学望远镜宽得多。 比如我们最熟悉的射电望远镜“中国天眼（FAST）”，它所能观测的电磁波频谱就比哈勃望远镜要宽很多，当来自宇宙中的这些电磁波射线来到地球上的时候，就能被射电望远镜所接收，也就能看到它们的存在和状况了。 而射电望远镜接收时当然是能够接受更大范围电磁波，显示的就越清楚，因此射电望远镜的电磁波接收和反射面积很重要。
中国天眼是目前全世界综合性能最为强大的射电望远镜，其全名叫做500米口径球面射电望远镜，位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼的喀斯特洼坑中，巨大的球面电磁波接收板反射面积达25万平方米，堪比30个足球场，是目前全球口径最大、最为灵敏的射电天文望远镜，综合性能是设在波多黎各的著名的阿雷西博射电望远镜的10倍。
光学望远镜虽然可观测的电磁波波段比较狭窄，但也有它独特的一面，它可以将遥远的可见光事物完美地展现在我们眼前，这点却是射电望远镜所不具备的，射电望远镜所拍摄的图像都是经过成像技术以及艺术化渲染出来的，光学望远镜就不必这样了，哈勃望远镜（紫外和红外线波段也能观察到）物镜直径达4.3米，光学主镜口径2.4米，使用的20余年来已经拍摄了大量的宇宙深空图像，给我们展现了前所未见的宇宙景象。
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