如果您平时关注天文科普的话，对各种哈勃深场一定不会陌生。这些布满天体的照片有着奇特的名字：深场、超深场、极深场……让人不禁产生一个疑问：它们到底有多“深”呢？在哈勃望远镜升空30周年之际，人马君为您详解哈勃深场，了解它们的来龙去脉，一起感受宇宙的深度。

哈勃太空望远镜

哈勃深场：120亿光年

1993年的大修让哈勃望远镜治好了近视眼，这个差点儿让NASA倒闭的昂贵仪器终于开始扬眉吐气，各种观测请求蜂拥而来，将哈勃的档期排得满满当当。然而，1995年12月18日至28日，哈勃却被美国太空望远镜研究所所长罗伯特·威廉姆斯连续征用了10天，引来无数窃窃私语：他想要干什么？

就是这位罗伯特·威廉姆斯

威廉姆斯的秘密观测不久就大白于天下，顿时让人目瞪口呆：他竟要用这宝贵的10天，拍摄一片看上去空无一物的天区！这片区域位于大熊座，也就是北斗七星附近，面积只有满月的百分之一。

哈勃深场拍摄的L形天区，这是由于所使用的广角/行星相机2代的传感器是L形

这种做法自然引来质疑一片，但当哈勃将10天内342次曝光的成果展示给世界时，所有人都只剩下由衷的赞叹！在这片看似荒凉的天区里，竟然出现了近3000个形态各异的星系，向我们展示了宇宙深处的真实模样，因此被取名为“哈勃深场”（Hubble Deep Field，简称HDF）。

哈勃深场

这时人们才真正理解为什么要拍摄靠近北斗七星的这片几乎纯黑的区域：12月，北天极附近正是极夜，并且可以被哈勃连续拍摄。而选择远离银河的几乎纯黑的区域，是因为较近的恒星亮度过高会使感光元件饱和，并遮掩住远方暗淡的星系。

哈勃对选定天区连续拍摄

这张哈勃深场照片包含的天体，除了少量银河系内的恒星外，大多数都距离我们几十亿光年之遥，最远的星系距离超过了120亿光年。这就意味着，我们看到的星系是在120多亿年前的样子。

按距离远近将哈勃深场中的天体分成三类

在上世纪90年代，稳态宇宙理论仍然是主流观点，即认为宇宙在过去、现在和将来都是基本一样的，不会随时间而变化。这是因为在哈勃升空之前，地面望远镜最远只能看到70亿光年，在这个范围内的星系看起来确实都差不多。

但深达120亿光年的哈勃深场给出了一个绝佳的反例：天文学家惊讶的发现，当观测距离增加到极远时，星系的形态发生了变化，而距离越远，星系就越发原始而不规则。这清楚的表明，宇宙是在随着时间变化的！从此，另一个原本被斥为异端邪说的“宇宙大爆炸理论”占据了主流。大爆炸理论认为宇宙起源于138.2亿年前的一次大爆炸。而120多亿光年外的天体，实际上是宇宙诞生后仅十亿年左右时的样子。可以说，哈勃深场对现代宇宙学的发展起到了决定性的作用。

大爆炸与宇宙膨胀

后来在1998年，为了证明北天极附近的哈勃深场在天空中并不是特例，哈勃对南部天区也进行了拍摄，目标是杜鹃座的一小片天空，获得995张照片，形成了“哈勃南天深场”。

哈勃南天深场

显而易见，南天深场与北天深场的形态是一样的。

哈勃超深场：130亿光年

前面提到了哈勃深场的“深度”达到了120多亿光年，虽然已经足够远，但仍未满足人们的胃口。在更远的宇宙深处，是否还潜伏着更多的星系，埋藏着更古老的秘密？哈勃望远镜不负众望，从2003末到2004年初，连续观测了4个月，目标是北方天炉座附近的一块更小的天区。这一次，哈勃使用了更新的广角/行星相机3代和红外相机，曝光800次，实际曝光时间长达11天，形成了一张包含几万个星系的“哈勃超深场”（Hubble Ultra Deep Field，简称HUDF）。

2004年的哈勃超深场

这张照片里的星系千奇百怪，被比喻为一个“动物园”，与银河系附近那些齐齐整整的螺旋星系、椭圆星系有着很大的不同。根据红移量分析，哈勃超深场中最远的星系距离我们超过了130亿光年，也就是说，我们看到的是宇宙大爆炸后不超过8亿年的景象，人马君不禁感叹：念天地之悠悠……

打住打住！回归正题：虽然已经足够震撼，但2004年的超深场还存在遗憾，因为其中缺少紫外波段的曝光，想必还有更多的星系没有被捕捉到。十年后，这个遗憾被弥补，2014年，由世界各大天文台联合开展的“大型天文台宇宙起源深空场巡天”计划，补齐了缺失的紫外图象，形成了完全版的“哈勃超深场”：

2014年的哈勃超深空场

虽然哈勃超深场已经”深“达130亿光年，但根据大爆炸理论，宇宙中第一批星系应该在爆炸后4亿年左右形成，显然，哈勃还未看到终极。于是，更深的”哈勃极深场“即将登场。

哈勃极深场：132亿光年

2012年10月，NASA发布了比哈勃超深场更进一步的”哈勃极深场“（Hubble Extreme Deep Field，简称HXDF）。与前面的深场和超深场的集中拍摄方式不同，哈勃极深场是利用10年的观测数据叠加而成，而使用的相机除了广角/行星相机3代之外，还包括最新的红外相机，探测能力达到了前所未有的高度。所观测的天区仍然是天炉座的哈勃超深场区域，但面积比哈勃超深场更小一些。