哈勃能拍幾十億光年外的星系，為啥拍不清楚冥王星？

哈勃太空望遠鏡升空三十多年以來, 為人類拍攝了許多宇宙深處的美景, 動輒幾千萬光年幾十億光年外的星系, 在哈勃的鏡頭中也清晰可見。 然而奇怪的是, 哈勃望遠鏡能拍到幾億光年外的星系, 為什麼卻拍不清幾十光年外的系外行星, 甚至連太陽系內的冥王星都拍不清呢? 很多人可能會覺得這背後的原因很複雜, 會牽扯到宇宙規律級別的問題, 但事實上答案比你想像的要簡單得多。 哈勃能拍到遠方星系, 卻拍不清冥王星, 純粹就是因為兩者的角直徑或者說是直徑不一樣。 你可能對角直徑這個詞有些陌生, 但天文學界就是用它來劃定目標天體大小的。 一般而言, 月亮在我們視野上的角直徑約為0.5度, 這意味著如果我們將視野上的360度空間 劃分為720等分, 那麼月亮就佔據了其中的一個等分。 不過在月球距離地球38萬公里角直徑0.5度的情況下, 距離地球254萬光年外的仙女座星系角直徑卻達到了3度, 也就是滿月的6倍。 這是因為仙女座星系雖然距離很遠, 但它的直徑達到了22萬光年, 所以哈勃望遠鏡拍它要遠比拍月球更容易, 甚至能用幾百次曝光 最終合成一個幾十億像素的仙女座星系圖像。 在38萬公里外的月球角直徑僅為0.5度的情況下, 比月球體積還小, 遠在48億公里之外的冥王星角直徑只有0.11角秒了, 再一度就等於3600角秒的情況下, 不用我說你也能看出來冥王星在哈勃望遠鏡的視野裡有多小了。 因此直到2015年星室野號探測器掠過冥王星的時候, 人類才獲得了冥王星的高清圖像, 在那之前冥王星的形象一直都是馬賽克狀態, 甚至直到微波望遠鏡升空後的今天, 它也無法對冥王星進行高清拍攝, 所以向太陽系外側發射探測器還是很有必要的, 我國就有這個計劃。 再回到哈勃望遠鏡的分辨率問題上, 哪怕以現在的技術回看哈勃望遠鏡, 它仍是一項高精尖設備, 單單是它的巨型鏡片的高精度研磨拋光, 現在都還沒有第二個國家能做到, 唯一制約哈勃望遠鏡觀測能力的 銳利判據其實很簡單, 就是指望遠鏡解析天體細節的能力與其口徑成正比, 即望遠鏡的口徑越大, 觀測微小目標的能力就越強, 哈勃望遠鏡的有效口徑只有2.4米, 如果是24米或者240米的話,觀測能力就又不一樣了。 然而受限於地球重力和環境等原因, 天文學家對未來的巨型光學望遠鏡其實是比較悲觀的, 因為太空纔是適合望遠鏡加工的最佳場所, 而人類短時間內又不可能具備在太空建立工業系統的能力, 因此直徑數百米甚至更大的超級望遠鏡可能得等到22世紀才能出現了。 不過望遠鏡並不是隻有光學望遠鏡這一條路子, 現在有科學家提出了基於愛因斯坦廣義相對論的引力望遠鏡, 這是一種基於地球或者太陽能扭曲時空結構, 放大遠方目標而設立的望遠鏡, 理論上來說只要找好對焦點和距離, 人類就能直接獲得一個地球大小口徑的望遠鏡, 它的分辨率將足以讓天文學家看到臨近恆星系上的系外行星的表面。