今天的天文学家如何进行研究
首先，先了解一点天文学历史。在茫茫宇宙的众多星系中，我们处在其中一个星系里——对于这一点，我们仅仅知道了90年左右。到1924年末，才获得这一认识的确凿证据。
天文学家埃德温·哈勃是收集并分析此项证据的人。他使用的是当时世界上最大的望远镜，坐落在帕萨迪纳市附近的威尔逊山上，毗邻加州的洛杉矶。这架望远镜口径达100英寸，是由钢铁行业和慈善事业的巨头安德鲁·卡内基（Andrew Carnegie）提供经费建造的。
1917年，望远镜建造好，可以投入使用了。那时候，天文学家能看到的最远的距离只是一些光的斑点，这种斑点叫作“星云”，或是气体云和尘埃云。之所以可见，是因为它们反射附近恒星的光。当时天文学家都在争论，这些星云到底属于银河系，还是属于银河系之外的其他“岛宇宙”。
要想解决这些争议，就必须知道这些星云距离我们有多远。哈勃将威尔逊山上的望远镜的焦点对准最近的星云——仙女座星云。这架望远镜功能强大，可以聚焦到该星云里的某颗恒星上。在那个星云里，他发现了一颗恒星的亮度呈现周期性的变化。由于这类恒星的亮度会发生变化，同时第一颗此类恒星是在仙王星座（Cepheus）被发现的，因此英语中将其称为“Cepheid variable”，即“Cepheid变星”，中文是“造父变星”。（星座指的是人们根据自己的主观判断，将若干恒星看成是一个群体。）
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。
埃德温·哈勃
探索遥远恒星的先锋
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。
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。
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。
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》。
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。
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。）
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。
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”。
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。）
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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