03.06 为什么哈勃望远镜能望到好多亿光年距离,为什么不知道哪个天体有外星人?

纳米艺文


答:望远镜的能力,在于能看得有多清楚,而不是看得有多远;如果说看得远的话,人眼还能看到254万光年外的仙女星系呢!


哈勃望远镜于1990年升空,在二十多年的时间里,哈勃望远镜经过多次维修和升级,大大扩展了人类认识宇宙的视野,还观测到100多亿光年外的天体。

对于望远镜的能力,大部分人会觉得“看得远”,才是衡量望远镜能力的标准,其实这是片面的,除了望得远,看得清才是望远镜最重要的衡量标准。


比如哈勃望远镜可以看到100亿光年外的天体,却看不清月球表面一块碎石的模样;人类肉眼可以看到254万光年外的仙女星系,但是却无法辨别500米外的一个人。

这和望远镜的角分辨率有关,越远的物体看起来越小,这就是远小近大的透视原理;当物体远到一定程度后,就无法分辨出物体的模样,如果物体的亮度足够高,物体看起来就是一个点光源。


在宇宙中,恒星是最主要的发光源,距离足够远后,望远镜只能看到星系,无法分辨出其中的恒星,也无法分辨出一颗地外行星的属性,更无法分辨出行星上是否有外星人。

就好比在完全漆黑的夜晚,我们可以看到1公里外点燃的一根蜡烛,但是你却看不到眼前1米处的一只蚂蚁;人类现在寻找外星人,就是遇到了这样的困境,因为宇宙中的天体距离,实在太遥远了。


我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


个光学望远镜能不能看得见、看得清,是受自身的口径影响的,虽然哈勃非常的牛,曾经发现宇宙的婴儿星系GN-z11星系,我们看到的它的模样是这个星系在134亿年前的样子,

但是你要是将哈勃对准火星,能够分辨火星上物体的尺度是在13公里左右,也就是说在火星上长度达13公里的物体才能通过哈勃分辨出它究竟是个啥。

哈勃太空望远镜是一架光学望远镜,在550纳米波段最为敏感,主镜口径为2.4米,所以哈勃能够分辨出最小的角度为1.6×10^-5度,而人眼的极限一般为1角分(即1/60度)。

虽然有些遥远的星系位于几亿光年甚至上百亿光年之外,但它们的尺寸可达几万至几十万光年,所以它们的视直径在哈勃的极限分辨角之上,哈勃完全有能力分辨出来。只是由于距离遥远,遥远星系发出的光到达地球时已经变得非常暗淡,哈勃需要对它们进行长时间曝光才能看到它们。

人类目前对外星的观测,其实也就只有这两种手段了。一个是加强版的眼镜,另一个是加强版的耳朵。但这两样东西,其实都无法有效的发现外星生命,太原始啦!可以想象,给你一个望远镜,让你在月球上找出地球森林中的一只小虫,你说容易吗?森林容易看到,但小虫嘛,得靠运气啦。

所以才需要发展引力波观测技术,如果可以开发成熟,对行星系的观测才可以更进一步,不像现在一样,基本靠蒙。

用望远镜看不到是因为宇宙是三维的而且还包涵许多的小天体。那些可以航天得外星人的航天设备可能被某一个物体挡住了所以至今没能够发现外星人的飞船类的产物。还有一个最重要的原因宇宙空间是三维的不像在地面上那样站在宽阔的广场上只要横着看就可以看到周维的东西的还要有上下的每个角落呢。在地面上找一个人不用考虑他飞到比你高几个级别的方位吧呵呵。宇宙中这些情况同时存在。因为这些原因人类至今没有发现外星人或者外星人的产物。

哈勃望远镜是根据接收到几亿光年之外的天体发出的光和辐射来判断天体的存在与特征的。既使几亿光年远的一个行星上有外星人,外星人发出的微弱辐射,或者被行星本身的辐射淹没无法分辩,或者因为辐射太弱在传播过程中消耗殆尽。总之,哈勃望远镜没有接收到外星人的信使,不能断定外星人的存在。


第一电力


猫先生也就说一说吧。哈勃望远镜是地球上最猛的太空望远镜,以它的技术参数,可以观察到数亿光年外的宇宙星系,但是却真的看不到其他天体上的外星人啊。甚至,它连木星卫星上的地貌也无法看清呢。


天文望远镜有两个参数,一个是灵敏度,另一个是分辨率。用直观的话讲,一个是看得到,另一个是看得清。哈勃望远镜属于光学望远镜,由于自身尺寸所限,当然也有其观测极限,在大尺度上,它可以观察到其他星系,甚至可以发现在银河系之上的本星系,以及在集结数十个星系的本星系之上的超本星系,可是,那是只限于恒星级别,或者是星系级别的水平,对于遥远的,不发光的目标,哈勃也是无能为力的。

另外天文望远镜还有射电望远镜,贵州的大锅盖FAST就是属于此类。还有位于澳洲的射电望远镜阵列。它们是属于检测电磁波范围的望远镜,用人类的感官比喻,是属于听的范围。前者可以听的清晰,后者听得灵敏。


人类目前对外星的观测,其实也就只有这两种手段了。一个是加强版的眼镜,另一个是加强版的耳朵。但这两样东西,其实都无法有效的发现外星生命,太原始啦!可以想象,给你一个望远镜,让你在月球上找出地球森林中的一只小虫,你说容易吗?森林容易看到,但小虫嘛,得靠运气啦。

所以才需要发展引力波观测技术,如果可以开发成熟,对行星系的观测才可以更进一步,不像现在一样,基本靠蒙。


猫先生内涵科普


为什么哈勃望远镜能望到好多亿光年距离,为什么不知道哪个天体有外星人?

很多不太了解的朋友在选购望远镜时往往会问第一个问题,这个望远镜能看多远?其实这是一句废话,从这句废话中卖家可以准确的判断出又来了一个小白,不宰你几刀实在对不起你问出的那一句将你自个出卖的问题!素不知,望远镜根本不以看多远来衡量,因为肉眼可见天体的极限是75亿光年,这个梗我们文末再说,现在要说的是望远镜!

上图是哈勃望远镜的结构!哈勃是RC光学结构,简单的说就是一个反射望远镜,很明显大口径望远镜极少有折射的,因为结构复杂,死重比较大,因此在太空运行的大都是反射!哈勃的主镜口径是2.4M,当然RC镜子的光路在中心会开孔,并且也有副镜遮挡,因此集光面积是要小于口径面积的!为什么只介绍哈勃的主镜口径,因为衡量望远镜只有一个指标,那就是口径!简单的说就是口径决定一切!

各位可以很清楚的看到,1990年发射的哈勃望远镜,最左边,中间是2020年即将发射的詹姆斯韦伯以及未来更大口径望远镜的展望(太空望远镜)!

还有建设中中的欧洲极大望远镜口径(地面天文台)!

当然说完了望远镜的口径,紧接着就是望远镜的极限分辨率,因为口径就是为分辨率服务的,更大的口径才能看清楚更远距离上的细小物体,下图为分辨率示意图:

望远镜的口径和分辨率之间的关系是:目标尺寸/目标距离=1.22×可见光波长/望远镜口径

在不同光波长下的肉眼敏感度是有区别的,但一般以550nm肉眼最敏感的波长为计算值,如果是CCD的话,那就另计!

无论是CCD还是肉眼,要看到目标很简单,只要目标有一个光子发出,理论上我们就能看到,但那只是一个无法计算尺寸的点,即使这个光子从遥远的134亿光年外过来,只能能量够高,那么就能被CCD或者肉眼感知!但如果要看清楚目标的话,还需要有一个尺寸,因为一个点我们无法分辨目标形体,因此我们需要收集更多的光子以便来确认这个目标的性质!因此如果要看清4光年外的一个直径为1米的“三体人”的话,那么需要:

代入以上公式计算得D=2320万千米

当然太空望远镜局限于火箭整流罩,不可能太大,上图是地面望远镜口径一览图,最大的也不过32M而已,想要看清月球上的人都不行,记得曾经计算过月球上分辨一个2M左右物体的话,大约需要100多M口径的望远镜!哈勃只能分辨月球上50M大小的物体!所以哈勃用来看星星还差不多,但要让它找外星人是不可能了,或许在系外行星搜索上会有所建树,不如用来找外星人老窝?


星辰大海路上的种花家


肉眼可见的单体恒星超过1000光年的也有,如1200光年之外的参宿三、2600光年之外的天津四和7500光年之外的海山二。

而河外星系三角座星系距离地球大约300万光年,仙女座星系距离地球大约254万光年,这两个星系是人类肉眼可见的最远星系了。你在这个范围内发现哪颗天体上有外星人了吗?并没有吧,我们只是看到而已。

而哈勃太空望远镜和我们的眼睛原理是一样的,唯一不同就是能放大。但实际上以哈伯太空望远镜的口径来说,放大的并不够。把哈伯太空望远镜对着38万公里之外的月球也仅仅能分辨直径大于是100米的物体。

当火星距离地球最近的时候大约5000万公里,哈勃太空望远镜对着它也仅能分辨大约15公里的物体大小。

而所谓的哈勃太空望远镜看到数亿光年,很可能一个光点就是一个直径几十万年的星系。想看到单一的天体根本不可能,尤其是想看到自身不发光反射恒星光的行星更难,天文学上发现系外行星都是通过凌日现象。

除了光学望远镜“看”还可以用射电望远镜去“听”,人类未来如果发现地外文明很可能是通过射电望远镜来发现的。



科学黑洞


哈勃望远镜是目前为止最强大的深空望远镜,其主要任务就是尽可能的看得远一些,1990年升空以来已经为人类拍摄了无数张宇宙深处的美丽照片


哈勃望远镜最远看到过134亿光年外的星系,但和以往的所有照片一样,只是看到了而已,没能看清任何细节,实际上哈勃望远镜看月球的时候分辨率只有百米级别,远不如月球环绕卫星的分辨率高。

哈勃望远镜虽然强大,但它本质上和我们平常使用的望远镜没有什么区别,都是通过感知遥远目标的光子来进行探测的,然而越远的天体哈勃望远镜看起来就越小,再加上宇宙中发光的基本都是恒星和星系,相比之下恒星边的行星就很难被看到了。

用哈勃望远镜这种光学设备寻找外星人和外星文明基本上是不可能成功的,距离太阳系最近的恒星在4.22光年外,哈勃望远镜观测的时候只能看到一个亮点而看不到任何细节,如果真的有外星人的话,我们是绝对看不到它们的城市或者个体的。

寻找外星文明最靠谱的方法是用射电望远镜而不是光学望远镜,我国的FAST射电望远镜建造之初的目的之一就有寻找外星文明这一项,任何外星文明发展到一定程度之后都会掌握发射电磁波的技术,而且文明的科技水平越高电磁波就会越强劲,射电望远镜就是利用这一特点来寻找外星文明存在的证据的。


宇宙探索未解之迷


有人设想,如果2000光年外有外星人,他们正好可以看到我们的三国时代的战争。实际上,只能看到三国时代的地球,至于地球上有什么东西,发生了什么事,就完全看不到了。



观测如此遥远的距离,光线已经非常微弱了,正常拍照,相机的快门曝光零点几秒就够了,天文学拍照,可能要曝光几个星期,才能获得足够的光子成像。没有人会摆这么长时间的pose,来让别人拍照。何况人不转山转,山不转星球转,哪有静止的图像等着我们曝光?


物体的位置越远,成像的尺寸就越小,这和我们视觉上的远小近大是一样的。在天文学距离上的观测,缩小的倍数可能是百亿,万亿级别的,如果要看清细节,必须放大图像。因为测不准原理的存在,不可能得到光子成像时的准确位置,图像倍数放大得越太厉害,细节就越模糊。实际上,不管像素多高的照片,只要放大的倍数足够大,就会看到光的衍射和干涉,图像一片模糊,衍射和干涉是测不准原理在光子中的直观表现。

哈勃望远镜看的虽远,中国也有更先进的天眼,只要还是用电磁波观测,是不可能看到外星人的。


黑洞也思考


这个问题涉及到光学系统的极限角分辨。我们用肉眼可以看到离地球两百多万光年的星系,但却无法看到离我们只有一公里的蚂蚁,也看不到离我们只有几千光年的系外行星,更看不到系外行星上是否有生命。

一个天文望远镜能看到多远之外的物体,不但与物体的距离有关,也与其大小有关。虽然有些物体离得很远,但只要它们的尺寸足够大,望远镜就能观测到。虽然有些物体离得很近,但它们的尺寸太小,所以望远镜就无法分辨出来。为了衡量一个物体看起来有多大,需要引入视直径或者分辨角Δφ的概念,如下图所示:

根据三角函数,可以得到如下的关系式:

综合了距离和实际大小的因素,分辨角可以衡量一个物体看起的大小。对于任何的光学系统,例如,天文望远镜、眼睛,都有一个最小分辨角。一旦观测对象的分辨角小于这个极限,光学系统将无法分辨出细节,观测对象看起来将只是像素点。根据瑞利判据,光学系统的极限分辨角取决于口径:

上式中,λ表示入射光的波长。

哈勃太空望远镜是一架光学望远镜,在550纳米波段最为敏感,主镜口径为2.4米,所以哈勃能够分辨出最小的角度为1.6×10^-5度,而人眼的极限一般为1角分(即1/60度)。

虽然有些遥远的星系位于几亿光年甚至上百亿光年之外,但它们的尺寸可达几万至几十万光年,所以它们的视直径在哈勃的极限分辨角之上,哈勃完全有能力分辨出来。只是由于距离遥远,遥远星系发出的光到达地球时已经变得非常暗淡,哈勃需要对它们进行长时间曝光才能看到它们。

另一方面,虽然系外行星离地球并不远,最近的比邻星b距离我们仅4.2光年,但由于行星太小了,它们的视直径远小于哈勃的极限分辨角,所以它们的细节无法被看到。结合上述两个公式,通过计算可知,想要分辨出大小可能与地球差不多的比邻星b,所需的望远镜口径将要高达36.5米,远超哈勃的口径,只有未来口径达到39.3米的欧洲极大望远镜才有能力看到。

如果系外行星上存在生命,由于外星生命的尺寸远小于行星,所以通过光学望远镜更加无法观测到。除非那些星球上生活着先进的外星文明,他们会向外发射出能量足够高的无线电波,那么,人类利用射电望远镜将有可能探测到外星文明的存在。


火星一号


首先,你要明白望远镜能看到天体的原理。与我们眼睛看东西一样,我们虽然说是看,其实这个“看”并非是主动,而是被动的。我们之所以能看到物体,并不是我们的眼睛发射出光线去看到物体,而是物体反射了光线,当这个光线进入我们的眼睛后,被视网膜接受,转化成电信号,再传递到大脑皮层,进而形成图像。

如果一个物体不发光,或者光线被其他强光所覆盖,那么我们就看不到了。可以假设在距离我们较远的距离上有一盏非常亮的灯,那么我们一定能看的到。但是,在稍近的距离上有一只小虫子在树干上爬着,那么你能看到吗?

同样,望远镜与我们的眼睛一样,同样是接受遥远的星光才能看到那些天体,只是比我们的眼睛功能更强大百万倍。但是,同样,几十上百亿光年外的天体之所以能看到,是因为那些天体发出了非常巨大的能量,所以我们能看到,同时,那些天体都是银河系那样的巨大天体系统。而所谓的外星人,即没有耀眼的光芒,又没有足够大的体积,当然是看不到了。


寒萧99


哈勃望远镜可以看见很远的星系,但是它并不能看清楚这个星系中星球的表面,尤其是人形大小的物体,它更是无法分辨出来。

一个光学望远镜能够看多远,能够看得多清楚,是跟它的口径密切相关的,虽然哈勃望远镜非常牛,但是它毕竟也就那么大,分辨率也是很有限的,在宇宙中动辄上亿光年的距离下,哈勃望远镜简直不要太小了。虽然哈勃望远镜曾经观测到距离地球134亿光年之外的星系,它看到的只是这个星系在134亿年前的样子,但是这个星系在哈勃望远镜的眼中那也只是一个光团而已,甚至连星系内部的恒星都分辨不清楚。

实际上,如果将哈勃望远镜对准火星的话,那么它能看得最精细的物体在火星的尺度是13公里左右,就是说,如果这个物体的尺度小于13公里,那么它在哈勃望远镜眼中就没有了形状,在其眼中就是一个质点。望远镜的原理跟我们的眼睛是很像的,唯一不同的是它可以放大,但是以其口径来说,在遥远的距离下,放大得并不够,以月球为例。当哈勃望远镜对着38万公里之外的月球的时候,它仅仅能分辨直径大于100米的物体。

而宇宙的尺度又是多么大,距离地球最近的恒星系统都远在4.22光年之外,在这个距离下,我们只能看到这个恒星系统的三个恒星,而且这三个恒星看起来就是一个光点,根本分辨不出来具体的形状,这还是恒星,对于恒星系统内的行星,由于其并不主动发光,只有反射光,所以就更难以看见了。所谓的哈勃望远镜可以看见几十亿年甚至是上百亿年之外的星系,这些星系只有发光足够强烈才能被看见,而且一个光点就是直径几十万光年的星系。



虽然有些星系距离地球上百亿光年,但是它们的视直径在哈勃望远镜可以分辨的范围内,但是由于距离过远,所以当光传播到地球上的时候,它们已经变得十分暗淡了,所以在这个时候,就需要通过长时间的曝光,不然就看不清楚了。而对于生物来说,一般来说应该都是生活在行星上的,行星一般是很难被看见的,因为它仅仅通过反射光,相对来说太微弱了,而且再说到外星人,他们就更小了,别说是太阳系之外的外星人了就连是火星上有一个外星人的话,哈勃望远镜也看不出来。


分享到:


相關文章: