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早前，天文学家已经观测过造父变星，了解到这种恒星亮度变化的周期越长，恒星的实际亮度就越大。哈勃发现的造父变星的周期是31.45天，这意味着它的亮度是太阳的7000倍。哈勃将表观亮度（非常弱）与实际亮度进行对比，估算出距离有90万光年——这太远了，不可能是在银河系之内。哈勃说服了其他天文学家，让他们认识到造父变星一定存在于另一个星系内。现在，天文学家估算出仙女座距离我们249万光年。
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埃德温·哈勃
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探索遥远恒星的先锋
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威尔逊山天文台的天文学家哈勃证明还有其他星系存在，而且宇宙正在膨胀。
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埃德温·哈勃在天文学领域做出了两个巨大突破，他证明了银河系之外还有其他星系，还发现了星系正在互相远离的证据，这意味着宇宙在膨胀。
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哈勃比阿尔伯特·爱因斯坦小10岁，在美国伊利诺伊州的惠顿（芝加哥郊区）长大，是一位天才运动员。垒球、足球和跑步样样都擅长，但也耽误了高中学习。然而，校长发现他天赋异禀，给了他一份奖学金，送他到芝加哥大学学习。哈勃在芝加哥大学学习了数学和天文学，随后他获得罗氏奖学金，到英国牛津大学学习。但是就在那时候，从事保险行政工作的父亲生命垂危。由于父亲希望他日后当律师，于是哈勃在牛津大学选择了学习法律。
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回国后，哈勃发现他根本无意从事法律职业。在高中教了一年课后，为了成为一名职业天文学家，他开始重新读研究生。1917年，他获得了芝加哥大学的博士学位，论文题目是《微弱星云的照相调查》。
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1919年，哈勃在威尔逊山天文台谋得一份职位，并在那里度过了余生。在5年时间里，哈勃对仙女座星云中一颗明亮的恒星的距离做了充分的研究，足以说服当时的天文学家，仙女座距离已经足够远，应该是另一个星系，而不是银河系的一部分。
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随后，哈勃发现了证据，表明宇宙不是静态的，而是在不断膨胀。他借助分光镜研究来自遥远恒星的光。1929年，他意识到，除了我们的本星系团外，所有的星系都在远离彼此。而且，星系越远，退行速度越大。天文学家称这一现象为“哈勃定律”——星系远离彼此的速度与它们之间的距离成正比。（参见第4章，详细了解分光镜的工作原理。）
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宇宙膨胀的假说，导致产生了“大爆炸”假说。（后者是别人提出的。）相比理论研究，哈勃更擅长观测实践，他所做的天文观测起到了至关重要的作用。他著有《星云世界》（The Realm of the Nebulae，1936），在书中概述了自己的工作，颇受读者欢迎。
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哈勃63岁时，因心脏病发作（或大脑血栓）辞世。他的夫人从未向外人公布其埋葬地点。为了纪念他，2008年发行了面值4美分的邮票，还以他的名字命名了“哈勃空间望远镜”。
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今天的望远镜比哈勃在威尔逊山上用的那台强大多了。目前，天文学家正在绘制可视宇宙的星系地图，这个计划名为“斯隆数字巡天”（SDSS）。该计划始于2000年，现在仍在进行，由艾尔弗·斯隆基金、美国国家科学基金，还有很多机构提供资金支持。它用到了两台地面望远镜，一台是斯隆基金望远镜，位于新墨西哥州西南部的阿帕奇岬天文台。另一台是伊雷内·杜邦望远镜，位于智利北部的拉斯坎帕纳斯天文台。这两处选址，都是尽可能地远离光污染。（登录www.sdss.org，查看大尺度宇宙的精彩图像。另请参看http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni。）
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为了解决陆基望远镜的问题（恒星的光会受到大气层的干扰，导致看起来星光闪烁），天文学家开始设计能够在大气层上方绕轨道运行的望远镜。20世纪60年代的时候，火箭开始搭载这类望远镜进入太空。
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1990年，美国国家航空航天局和欧洲航天局合作发射了哈勃空间望远镜（HST）。这颗卫星的大小差不多相当于一辆校车，在地球上方600千米（372英里）处绕轨道运行，每小时约运行2.8万千米（1.7万英里），每97分钟绕地球一圈。在探测可见光图像方面，它比最好的地面望远镜敏锐5倍，此外还能探测紫外线波长和一定范围的红外波长。当其零件出现老化时，可通过航天飞机执行任务更换。（参见www.spacetelescope.org/about）2016年哈勃空间望远镜仍处于工作状态，而且有可能维持到2020年。
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哈勃空间望远镜
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哈勃空间望远镜收集的数据，为人类了解太阳系和宇宙的知识做出了巨大贡献。2016年哈勃空间望远镜仍处于工作状态，而且有可能维持到2020年。
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美国国家航空航天局、欧洲航天局和加拿大太空局（CSA）计划于2018年10月发射詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）。它的造价高达85亿美元，能够探测到的范围比哈勃望远镜深入100倍。预计可工作5～10年。
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天文学家尼尔·德葛拉司·泰森（Neil deGrasse Tyson）把最前沿的有关星系和恒星的知识带给更多大众。
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知识前沿的疑问
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关于星系和恒星及其形成过程，还有很多问题有待解答。下面列举几个：
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·什么是“暗物质”？20世纪70年代，天文学家薇拉·鲁宾（Vera Rubin）与同事的新发现震惊了天文学界。分布在星系盘中的所有恒星，不管离中心多远，看起来都是绕着星系中心，以差不多相同的速度沿轨道运行。恒星运转的速度，比摆脱引力控制所需的速度快得多——按说星系应该会飞散，但是并没有。因此，天文学家断定，一定有某种看不见的物质，将星系聚合在一起。
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暗物质不释放电磁辐射，无法用现有设备探测到，只能通过其引力效应间接推测到。“暗”是科学术语，意为“看不见”。暗物质不发光，也不与普通物质相互作用，只有其引力是明显存在的。