为什么哈勃能看到100亿光年外的星系，但却看不清冥王星呢？

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于1990年飞上太空的哈勃太空望远镜已经绕着地球飞了将近30年。由于远离地球大气的干扰，哈勃捕捉到了一系列令人叹为观止的宇宙景象，让我们窥探到了深邃的宇宙。

哈勃观测到了宇宙“边缘”的星系，那些遥远星系发出的光到达地球时已经非常微弱，亮度只有人眼所能看到的100亿分之一。哈勃发现的最远星系是134亿光年外的GN-z11（目前固有距离320亿光年），这几乎是哈勃所能观测到的最远极限，也接近了所能观测到的宇宙极限。

GN-z11星系

然而，尽管哈勃拥有无与伦比的观测能力，但它却无法看清太阳系中的遥远天体，例如，这是哈勃眼中的冥王星：

哈勃无法看清冥王星表面的任何细节，冥王星在哈勃眼中只是几个像素点。直到新地平线号探测器在2015年飞掠冥王星时，我们才真正首次看清了冥王星的表面：

虽然海王星比冥王星更靠近地球，而且尺寸也要大得多，但哈勃看到的海王星和旅行者2号看到的海王星相差非常大：

既然哈勃有能力观测到134亿光年外的星系，那么，为什么无法看清太阳系中的天体呢？

与遥远的河外星系相比，太阳系中的天体确实近在咫尺，海王星与地球的距离大约为43.5亿公里，相当于4光时（光在真空中前进4小时的距离），冥王星的最远距离也只有7光时，这与134亿光年相比天差地别。然而，距离更近不一定更容易看到以及看清楚，天体自身的大小是另一个决定因素。

天体看起来有多大，与其距离和自身大小两个因素有关。月球看起来很大，是因为它离地球非常近。而夜空中的恒星看起来远小于月球，是因为它们离地球非常遥远，那些恒星其实大都比太阳还要大。这就好比我们看不到100米外的一只蚂蚁，因为蚂蚁本身太小了。为了描述天体看起来有多大，需要引入视直径的概念，如下图所示：

对于一个光学系统，都存在角分辨率极限，这个极限取决于通光口径。通光口径越大，光学系统的角分辨率越高，能够分辨出越小的天体。

一旦天体的视直径太小，细节将无法分辨出来，看起来只是一个点。人的肉眼只能分辨出视直径大于1角分的物体，土星、木星的视直径都太小，人眼看不出细节，土星和木星看起来都是亮点。如果通过口径150毫米的天文望远镜，将会看到木星的条纹和大红斑，以及土星光环。

哈勃的口径为2.4米，但它的分辨率还不够高，不足以分辨出冥王星的细节，因为冥王星的视直径太小了。尽管冥王星在太阳系中，但它的实际直径还不到2400公里，视直径非常小。同样地，太阳系外的一些行星尺寸非常庞大，甚至超过了木星，但哈勃也是无法看清它们。

另一方面，虽然河外星系非常遥远，但它们的直径动辄数万光年，所以视直径并不小。只要通过长时间曝光来收集到遥远星系的光，哈勃完全可以看到上百亿光年外的星系。

太l遥远了

哈勃这个所谓的看到100亿光年也只是看到100亿光年外的恒星群体，也不能具体看清单个恒星，而冥王星实在太远太暗，所以它看不清冥王星

首先我们要知道冥王星的整体结构是这种天文望远镜看不穿的，并且很多时候冥王星也是没有生命特征，所以很多人用天文望远镜看的时候都看不到冥王星

哈勃的口径为2.4米，但它的分辨率还不够高，不足以分辨出冥王星的细节，因为冥王星的视直径太小了。尽管冥王星在太阳系中，但它的实际直径还不到2400公里，视直径非常小。同样地，太阳系外的一些行星尺寸非常庞大，甚至超过了木星，但哈勃也是无法看清它们。另一方面，虽然河外星系非常遥远，但它们的直径动辄数万光年，所以视直径并不小。只要通过长时间曝光来收集到遥远星系的光，哈勃完全可以看到上百亿光年外的星系。

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汉沽区15628298588： 哈勃太空望远镜是怎么看到距离地球几百亿光年的星星如果按照爱因斯坦理论如果超过光速时间不是就倒退了么,那么哈勃既然也应该用的是那个理论吧,... - ？
樊朱润尔：[答案] 这叫时间光锥.我们看到的天体都是若干年前的图象.距离是多少光年,看到的就是多少年前的.而天体的距离远近不一,所以我们看到的天空不是同一时刻的天空,有意思吧?举个例子,仙女座河外星系M31是倾斜着对着我们的,而它的长度有十万光...

汉沽区15628298588： 哈勃太空望远镜是怎么看到距离地球几百亿光年的星星 - ？
樊朱润尔： 这叫时间光锥.我们看到的天体都是若干年前的图象.距离是多少光年,看到的就是多少年前的.而天体的距离远近不一,所以我们看到的天空不是同一时刻的天空,有意思吧?举个例子,仙女座河外星系M31是倾斜着对着我们的,而它的长度有十万光年左右,所以我们看到的仙女座河外星系M31本身的图象里就蕴涵了相隔数万年的信息.

汉沽区15628298588： 哈勃望远镜可以看到几百亿几千亿光年的东西,难道就不能看清楚其他星系,存在在外星球上的东西? - ？
樊朱润尔： 1. 哈勃超深场只能看到130亿光年以外的天体,可见宇宙的范围也就是这些,并不存在看到几百几千亿光年以外的星系.2. 哈勃望远镜的分辨率是有限的,只不过是一台口径2.4米的反射望远镜,拍摄太阳系内天体的效果也是差强人意的. 上面是哈勃拍摄的冥王星,这个分辨率和楼主所想可能落差不是一点半点吧?3. 不只是望远镜,显微镜的分辨率也是有极限的,光学显微镜能上到千倍就已经相当不容易了.而且望远镜提高分辨率更难,只有把口径做大才可以做到这一点.我们生活中的望远镜就能感受到口径的重要,相同光路系统的望远镜的价格和口径的三次方成正比.

汉沽区15628298588： 请问哈勃望远镜可以观测到上亿光年之外的星体对吗? - ？
樊朱润尔： 对的!你的理解完全正确.我们看到多少光年外的天体,就是这天体多少年前的摸样.别说这么远,就说太阳,光线到地球也要8分钟.如果就现在太阳突然熄灭了.我们看上去还是一切照常,照样光芒万丈.可能还打着遮阳伞找荫处躲避阳光.得等8分钟后才一下漆黑了.当然也就全部完完了.

汉沽区15628298588： 宇宙只有130亿年龄,为什么哈勃望远镜可以看到300亿光年的东 - ？
樊朱润尔： 就是说几百万年那些星发出的光用了几百万年终于射到地球上,正好被我们发射了哈勃望远镜接受到光信号.

汉沽区15628298588： 人类怎么可以探测到百亿光年以外的星星 - ？
樊朱润尔： 这要依靠观测这光线的红移来计算.根据多普勒效应,物体远离我们时它的光谱会向红端偏移;靠近时会向蓝端偏移.美国天文学家哈勃发现,宇宙中所有星系都发生了红移,也就是说都在远离我们.而且红移的量与我们跟它的距离是成正比的.就是说越远的红移就越厉害.据此他给出了著名的哈勃定律.根据这个定律,只要测得天体的光谱.就可以得知它的距离.你说的这种上百亿光年的距离就只能根据这个得知.

汉沽区15628298588： 科学家为什么能观测到距地球几亿光年的星球或者黑洞? - ？
樊朱润尔： 恒星能自主发光,所以恒星能直接观测到.我们现在看到的光都是若干时间前恒星所发出的.比如某颗距离我们1亿光年的恒星,我们现在看到的光是1亿年前从那里发出的,至于那颗恒星现在什么样,是否还存在就要1亿年后才能知道.目前观测到距离地球最远的恒星大约有800亿光年之遥. 行星不能自主发光,太阳系内行星可以通过它所反射的太阳光直接观测,太阳系外行星则主要通过测量寄主恒星的视向速度多普勒移动来判定. 黑洞目前还算是理论上的天体,因为还没有人直接观测到它,但是科学界普遍相信黑洞的存在.由于黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故.我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞.

汉沽区15628298588： 光年是光一年走的距离,但是为什么我们能看到上亿光年外的东西 - ？
樊朱润尔： 天文学家通过对于较近的天体(500光年以内)采用三角法测距.500--10万光年的天体采用光度法确定距离. 10万光年以外天文学家找到了造父变星作为标准,可达5亿光年的范围.更远的距离是用观测到的红移量,依据哈勃定理推算出来的.

汉沽区15628298588： 时间是光吗? - ？
樊朱润尔： 这是一个相对论的问题,并不是我们要看一个物体就得由我们主动去发射光线走280亿光年,而是在我们看它的时候他就已经在280亿光年以前就开始把它当时的形象发给我们了.咱们看到的一切事物都永远是它们的过去,包括你眼前的电脑屏幕,只不过因为光传播速度快,这个“过去”的限度会无限的小罢了.

汉沽区15628298588： 已知宇宙的年龄是137亿年,而哈勃看到的也是一百多亿年,问题如下 - ？
樊朱润尔： 呵呵,哈勃看到的是恰好从100亿年前就发出,并且刚好路过我们地球的光. 是你脑经没有转过弯而已. 100亿年前发出的光是一直不断的在发出,宇宙是一直在膨胀,我们总能看到一些没有被挡住的. 假如100亿年前只有一束光发出,那我们就很难恰好看到那束光. 除非那束光足够强大,比如大爆炸的那一束,现在收音机就能接收到.说近一点,太阳的光只要8分钟到达地球,我们始终看到的是8分钟前的太阳.哈珀也是一样,它也始终能看到100亿年前的宇宙,只是很微弱了. 不知道你理解了没有.