哈柏太空望遠鏡是紀念美國著名天文學家哈柏，哈柏在天文上有三大貢獻，最耳熟能詳的是和膨脹宇宙有關。但早期哈柏對星系（當時稱之為星雲）距離的測量，也算是另一項重要貢獻，他徹底改變人類對宇宙範圍的認知，這項成就相當於哥白尼的日心說取代托勒密的地心說。

圖一、北美洲星雲。 圖／Adam Block／NOAO／AURA／NSF

在夜晚的星空中，除了像鑽石般閃爍的星星外，還有一些是朦朧美的雲氣，既稱雲氣，便沒有固定形狀，如果長得像北美洲，便稱北美洲星雲（如圖一），長得像朵盛開的薔薇花，那就稱薔薇星雲（如圖二）。

圖二、薔薇星雲。 圖／T. Rector／University of Alaska Anchorage, WIYN and NOAO／AURA／NSF

 
這些星雲是真的雲氣，一朵飄遊在宇宙中的氣體雲。另外有一些看似雲氣，體積大小卻相差很多，這種雲氣和星星死亡有關，稱做行星狀星雲。太陽再經過50億年後，便會趨近死亡，在臨死之前，表面的氣體會向外膨脹，形成近似吞吐煙圈的行星狀星雲（如圖三），行星狀星雲和行星無關，大小約一光年，遠小於數百萬光年大小的星雲。

圖三、行星狀星雲M57，中心有一顆垂死的恆星。圖／NASA/Hubble Heritage Team




除了星雲、行星狀星雲外，還有一種雲氣困擾了天文學家許多年，這種星雲的形狀有些像個橢圓，有些則呈螺旋狀，1845年羅斯伯爵（third Earl of Rosse）首先觀測到M51螺旋星雲（如圖四），這樣的外觀，讓人聯想到太陽形成的理論。1755年德國哲學家康德提出星雲假說，認為太陽是宇宙中的星雲聚集而成，40多年後的法國天文學家拉普拉斯進一步說明了形成過程，認為雲氣冷卻後，因為萬有引力的作用，逐漸旋繞到中心，形成太陽，也因此螺旋星雲的長相，讓人以為中心正在形成恆星。

圖四、羅斯伯爵手繪的M51螺旋星雲。




但仔細的觀測發現，有些螺旋星雲的螺旋臂中有許多星星，這和星雲假說不合。到後來的爭論點變成螺旋星雲是銀河內的天體，還是另一個銀河。當時的天文學家大多認為銀河就是整個宇宙，所有的天體都在銀河裡頭，但有一派說法認為螺旋星雲只是存在於銀河之外的另一個銀河，這派學說又稱做島宇宙學說。

圖五、M31仙女座星系，距離我們約250萬光年。 圖／NASA



1920年4月26日兩派人馬在華盛頓舉辦的研討會上進行辯論，雙方各自提出觀測證據，為自己辯駁，你來我往，不分軒輊，但最後的判定全落在年輕的天文學家哈柏。哈柏使用美國威爾遜山的100吋望遠鏡，研究M31仙女座星雲（如圖五）裡頭的造父變星，這種變星的亮度會有周期變化，忽亮忽暗，可用來測量星星的距離。1924年，哈柏計算出仙女座星雲的距離是100萬光年（應該是250萬光年），遠大於當時認定直徑約30萬光年的銀河（實際是10萬光年），這不僅確定螺旋星雲應該是由許多星星組成的螺旋星系，並且位置是在銀河之外，這項發現大大地擴展了人類對宇宙認識的範圍，這項成就就像哥倫布發現新大陸一樣，具有重要的歷史意義。

《小辭典》

一、星團（star cluster）：一群星星的組合，藉由星星之間的萬有引力吸引而聚集在一起，相較於銀河，規模小很多。星團主要可分成兩類，球狀星團和疏散星團，球狀星團是由數萬到數百萬顆年老星星所構成，形狀像顆圓球。疏散星團的星星較少，只有數百顆左右，形狀不一，並且都是年輕的星星。銀河裡的球狀星團大約有一千五百多個，分布的位置是在銀河盤面上下，而疏散星團則是分布在銀河盤面上，大約有一萬多個。

二、星雲（nebula）：是由星塵、氫氣和帶電粒子所構成的宇宙雲氣，天文學家認為星雲是許多星星誕生的溫床。另外還有行星狀星雲，也是一團雲氣所構成，但也是星星死亡的墓場，像太陽一樣的星星在死亡前，星星表面的氣體會向外噴發，因此行星狀星雲的中心會有一顆瀕臨死亡的星星。早期也將星系當成星雲，這是因為觀測儀器無法分辨出星系裡頭的星星，錯把星系當成雲氣。