对准一片空天，看了十天
第 1 节大熊座里那块空白方形
一九九五年十二月十八日，哈勃太空望远镜把镜头转向大熊座里一块没有名字的天区，在那里停了十天。
位置在北斗七星斗柄旁边，赤经约十二时三十七分，赤纬约正六十二度。三块宽视场相机拼出来的画幅，长宽都是二点六角分。
有效面积五点三平方角分。搁到满月旁边比一比，满月的视面积是它的一百三十倍上下。
十天里，望远镜绕地球飞了大约一百五十圈，攒下 342 次曝光。
一九九六年一月十五日，这批图在圣安东尼奥的美国天文学会第 187 次会议上公开。当天新闻稿的第一句是：「向天空的一小块瞥一眼，向时间深处跨一大步。」
发布现场挂着一张巨幅海报，上面盖着布。研究所的新闻主管雷·维拉德后来记得：「人们不停地偷着掀开看一眼。」
图上的署名是 R. Williams 与哈勃深场团队、空间望远镜研究所、NASA 与欧洲空间局。画面上成百上千个模糊亮斑，绝大多数是星系；属于银河系自己的恒星只有寥寥几个。
新闻稿里还给过一个比方：这像从一根长管子里望出去，一路上所有的星系都排在眼前。
（出典：Williams 等《The Hubble Deep Field: Observations, Data Reduction, and Galaxy Photometry》。该论文把观测期记到十二月三十日，一九九六年新闻稿写的是十二月二十八日，两个口径至今并行。发布时数出的是「至少一千五百个」星系，「约三千个」是后来统计口径放宽之后的数字。）
第 2 节台长手里的百分之十
做这件事的人叫罗伯特·威廉姆斯，时任空间望远镜研究所所长。这个职位每年握有哈勃百分之十的观测时间，叫「台长自由支配时间」，不必送评审委员会排队。
一九九四年五六月，他看过一批宽视场行星相机二号的测试曝光。画面上是一堆奇形怪状的东西，他判断再往深里曝一次，也许会撞上从没被记录过的天体。
常规路子走不通。哈勃的观测时间被委员会把得很紧，一份要占十天、还不知道能不能兑出东西的申请，递上去就会被退回。威廉姆斯没递，他用的是自己那份不必审批的额度。
劝他别干的人里，有约翰·巴赫卡尔，哈勃项目最早的推动者之一。一九九〇年他还在《科学》杂志上与人合写文章，断定哈勃不会发现地面上看不见的新星系群。一九九五年夏天，他两次登门，劝威廉姆斯放弃。
威廉姆斯回忆自己当时的话：「我告诉他，我愿意以剑自裁。」
准备做了将近一年。团队先从全天筛出 20 个候选，挑出 3 个，再用甚大天线阵的射电快照排掉其中一个，那里有一颗亮射电源。
剩下两个怎么定，看导星。哈勃曝光时要靠一对近旁的恒星锁住姿态，这么高的银纬上导星本就稀少，他们还是坚持要一对备用的。一九九五年六月，两个候选天区各拍一圈实测，最后才定下现在这一块。
另一条决定同样要紧：数据不压着。原始数据和归算数据一并公开，论文里给的理由是「作为对共同体的一项服务」。
一九九六年一月，威廉姆斯对记者说：「这些哈勃数据，将来可能成为星系形成的双螺旋。」同一次发布会上他还有一句：「当图像一张张出现在我们的屏幕上，我们忍不住想，会不会正看着自己的来路。」
同一份新闻稿里，团队的哈里·弗格森说：「哈勃望远镜的重要遗产之一，将是这些深空图像：从我们这里一直望到宇宙的视界。」
第 3 节那年冬天，别处也在忙
同一段时间，地球上另有一批事情在发生。
- 七月二十三日，海尔-波普彗星被两个人同一天报出来。
- 八月九日，网景公司上市；八月二十四日，Windows 95 开卖。
- 十月六日，马约尔与奎洛兹宣布 51 Peg b，第一颗绕类太阳恒星的行星。
- 十一月二十二日，《玩具总动员》上映。
- 十二月七日，伽利略号探测器进入木星轨道，就在哈勃对着那片空天连拍的时候。
- 十二月十四日，代顿协议在巴黎签字，波黑战争收场。
往前数还有：三月二十日东京地铁沙林事件，四月十九日俄克拉何马城联邦大楼爆炸。一九九五年不是安稳的年份。
天文学内部的气氛也紧。珀尔穆特的超新星宇宙学项目组、施密特的高红移超新星搜索队，正在山里一批批攒照片，他们要到三年后才敢宣布宇宙在加速膨胀。
那会儿的哈勃刚修好两年。主镜磨错了形状，一九九三年十二月宇航员上去装了一套矫正光学，等于给望远镜戴了副眼镜。深场用的这台相机，就是那次任务装上去的。
第 4 节它的颜色是翻译出来的
四路滤光片里，三路被分给了蓝、绿、红，中心波长分别是 450、606、814 纳米。彩色图就是这三张单色图叠出来的，紫外那一路没有进颜色通道。
第三条通道值得多看一眼。814 纳米落在近红外，人眼看不见。画面上那些最红的小点，是「红外最亮」的东西，多半尘埃多、成员星偏老，也离我们更远；蓝而规整的那些更近，里面还有年轻恒星正在形成。
第四路是 300 纳米紫外。这一段探测器的量子效率很低，噪声主要来自 CCD 本身而不是天光，于是它被安排到别的波段怕浪费的时段去拍。
图有多深？最暗的星系约 30 等，比人眼能看到的最暗星光暗四十几亿倍。
天空在这幅图里并不是黑的。太阳照亮地球，散射光会漏进镜筒，约四分之一的数据帧上留下一个交叉亮痕。处理办法是拿一张干净的等长曝光去减掉它。
宇宙线打出的亮点靠两张等长曝光互相比对剔除；卫星和太空碎片的拖线，一条条擦掉。
指向也没一直钉在原处。望远镜在九个位置上抖动，跨度二点六角秒，位移取像元的非整数倍。最后用「滴淋」重采样，把原始像元的零点一角秒压到零点零四角秒以下，比相机本身的像元还细。
第 5 节右上角那一片黑
把原图放大量一遍，画面不是一个方块。内容的上边缘在横向约一半处断掉，往下退一级，到约四分之三处再退一级，到更低处才铺满全宽。三级台阶。
那片黑是宇宙里的空洞吗？不是，它是相机的形状。
宽视场行星相机二号里有四块 CCD，每块都是八百乘八百像元。三块宽视场的排成一个 L 形，第四块叫行星相机，放大率二点二倍，像场只有三十六点八角秒见方。
拼进同一张图时，行星相机那一块必须缩到与另外三块相同的尺度，于是它只占住空出来的那个象限的一角。剩下没占到的位置，四块芯片谁也没拍到。
按像素数算，这片没拍到的黑，占了整幅面积的两成上下。四块芯片之间对不齐的细缝，放大之后也看得出来。
还有一个门道：怎么在一堆斑点里认出银河系自己的恒星。恒星是刀刻一样的十字星芒，边缘干净利落；星系是糊的，有形状可辨。图上那种四角张开的亮十字，就是近处的恒星。
第 6 节同一片天，后来又看了几次
这片天没被浪费。后来的人把它当成一块固定的取样点，反复回去拍。
- 一九九八年十月，南天深场。这一块特意挑在类星体旁边，让类星体的光穿过前景气体，好数一路上一共有多少吸收云。
- 二〇〇四年，哈勃超深场。盯着一块更小的天区曝了十一天，扒出一万个星系。
- 二〇一二年，极端深场。把哈勃十年间所有深场曝光叠起来，总曝光两千小时，数出五千多个星系。
- 二〇二二年七月，韦伯望远镜发布它自己的第一张深场，曝光十二个半小时。
原始数据和归算数据从第一天起就公开，任何人可以下载使用。
二〇一六年，诺丁汉大学的康塞利斯团队用模型往外推，估计可观测宇宙里的星系约两万亿个，其中九成以上从未被研究。
最实在的一笔回响落在 1997 年。那年哈勃重拍这片天区，画面里多出了一个原先没有的点。
到 2001 年，里斯等人确认那是一颗 Ia 型超新星，红移约 1.7，是当时被观测到的最远的超新星。
它出现的位置和亮度，正落在「宇宙在减速膨胀」的预期上。一九九九年，阿吉雷在《天体物理学报》上提出过另一种可能：加速膨胀的证据也许只是星系际的灰色尘埃在作假，尘埃会让远处的超新星显得偏暗。这颗超新星的距离与亮度关系对不上尘埃的解释，那条退路被堵掉了。
一九九五年，威廉姆斯想要的只是一张够深的图。
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