2.偵測太陽系外行星

2001年，美國天文學會要求行星科學家票選他們認為在過去10年裡最重大的發現。他們選出的是對太陽系外行星所做的偵測。今天，研究人員已知大約180個這類天體，其中大多數是由於地基望遠鏡觀測到因行星的重力牽引，造成了主星微弱不定的搖晃運動而推論得到。但是這類觀測僅提供了關於行星的極少量資訊：只有行星軌道的大小和橢圓率，與行星質量的下限。

哈伯接續觀測那些軌道面與我們視線排成一直線的行星系統，當它們週期性地自其主星前面掠過時，將會遮擋掉恆星所發出的部份光線，這種事件稱為「凌日」。哈伯對首度被發現的凌日行星「HD209458的伴星」所做的觀測，提供了所有太陽系外行星中最詳細的資料。它的質量比木星小30%，但直徑卻大上30%，可能是因為暴露在其母星的輻射轟擊下所造成的膨脹。該行星不具備環與衛星，因為如果行星周邊存在著寬環或衛星，哈伯的數據將可精準地揭露出來。最令人印象深刻的是，哈伯首度測量了環繞在其他恆星周遭的成份。該行星大氣含有鈉、碳與氧，而它的氫氣蒸散入太空，形成一條彗星般的尾巴。要在星系中搜尋生命的化學徵兆，這些觀測是必要的前導測量。

3.追蹤恆星之死

當一顆恆星的質量介於太陽質量的8~25倍時，理論預測它將會以超新星爆發的形式結束生命。當恆星耗盡了可使用的燃料時，它會突然失去用以支撐它本身重量的慣有力量。它的核心將崩塌形成中子星，那是一個毫無生氣的超緻密恆星遺骸，而其外部氣層則以光速5%的速度向外彈出。

但是，要驗證這項理論卻非常困難，因為自1680年起銀河系內就不曾發生超新星爆發事件。在1987年2月23日，天文學家獲得了次佳的機會：銀河系的衛星星系「大麥哲倫雲」中，發生了一次超新星爆發。當時哈伯尚未發射升空，但在三年之後它開始追蹤此事件的進展。哈伯很快就發現了在爆炸恆星周遭，存在一個三環系統。中央的環看來是沙漏狀雲氣的細腰，而較大的圈圈則明顯是在爆炸前數萬年，該恆星就已經噴出的兩片淚珠狀雲瓣的邊緣。1994年哈伯開始觀測到中央環上一連串的亮點，這代表超新星的噴出物霹靂啪啦地撞上了環圈。對環圈的觀測，持續闡明了恆星的生命如何進入尾聲。

不像大質量的恆星，同太陽一般大小的恆星，死狀就相對優雅得多。它們的非爆發性過程大約需要一萬年的時間，逐步彈射出其外部氣體殼層。當恆星中央高熱的核心裸露出來時，其輻射會游離噴出的氣體，發出絢麗奪目的鮮明綠光（游離氧激發）與紅光（游離氫）。這個結果稱為行星狀星雲，這是個常讓人誤解的名字。今天我們已知的行星狀星雲約有2000個左右。哈伯以無比的精細程度展現了它們極端複雜的外型。

有些星雲顯露出一組圓形標靶般的同心環結構，可能暗示噴發氣殼的過程並不連貫。奇怪的是，不連續噴發的間隔據推估大約是500年，但這段時間實在太長而不能以動力搏動（恆星因重力與氣體壓力間溫和的交互作用，而產生收縮與擴張的現象）來解釋，不過卻又短到無法用熱力搏動（恆星被驅向非平衡狀態）來描述。因此這些被觀測到的同心環之確實成因，目前並不清楚。

4.驗證恆星之生

許久以來，天文學家都知道那些狹長、噴射形狀的氣流，就是恆星誕生的標示牌。新生的恆星會射出一對長達數光年的平行噴流，然而科學家目前並不完全清楚為何會如此。最有希望的學說提及一個大尺度的磁場，它環繞在年輕天體四周的塵埃氣體盤上。游離的物質被迫順著磁場線運動，像旋轉繩子上的串珠一般被拋擲而出。哈伯提供了第一個直接的證據，顯示這些噴流的確源自於氣盤中央，支持了這個理論。

另外有一個被哈伯推翻的猜測，是因為環繞恆星的氣盤深藏在其母雲氣之中，所以無從窺其究竟。事實上，哈伯揭露了數十個原生行星盤，它們通常在背景星雲襯托下顯現蹤影。觀測到的年輕恆星至少半數以上具有這樣的氣盤，顯示星系中到處充斥著這些製造行星的原始材料。

5.釐清仙女星系形成史

天文學家認為，像銀河系與鄰近的仙女座星系這類大型星系，是藉著吸收小型星系而成長的。這段糾結的過往歷史應被記錄在星系中恆星的排列、年齡、成份與速度裡。哈伯對於釐清這段歷史有非常大的助益。舉例來說，它觀測了仙女座星系的「星暈」：環繞在主要星系盤周遭，包含恆星與星團的稀薄球狀雲氣。天文學家發現，星暈中的恆星年齡範圍很廣，最老的可達110~135億年；最年輕的則僅有 60~80億年，後者就像是托兒所中的幼兒一樣。它們應該是來自於某個較年輕的星系（例如被吃掉的衛星星系），或者仙女座星系本體內較年輕的區域（也就是星系盤，假如它被經過的星系或碰撞進來的星系所裂解）。銀河系暈就不像這樣含有大量比較年輕的恆星。所以即使仙女座星系與銀河系具有相似的形狀，哈伯的資料顯示，這兩個星系有著截然不同的歷史。

6.窺探巨型黑洞在星系中心大啖物質

自1960 年代起，天文學家即推測，類星體與其他活躍的星系核──明亮狂暴的星系核心──是以巨型黑洞大啖物質為動力來源。哈伯的觀測結果支持了這個說法，幾乎在每個它曾仔細觀測過的星系中心，都潛藏著一個黑洞。有兩項發現特別值得注意，首先，類星體的高解析度影像，顯示它們住在明亮的橢圓星系或正在交互作用的星系裡，這暗示了必然發生某一特定序列的事件，以餵食中央黑洞。其次，巨型黑洞的質量與環繞在星系中心周圍的核球質量密切相關。這個相關性質暗示了星系的形成與演化，必與其黑洞緊密連結。

7.發現γ射線爆發之因

γ射線爆發（GRB）是短暫的γ射線閃光，過程可持續幾毫秒到數十分鐘。依據持續時間大於或小於兩秒鐘，可分為兩種不同的類型；時間較長的爆發比時間短的爆發所產生的光子能量來得低。康普敦γ射線觀測站、χ射線衛星BeppoSAX以及數個地基天文台做了觀測，將長時間的γ射線爆發歸因於壽命短的大質量恆星發生核心坍塌──換句話說，就是超新星爆發的一種。問題是，為何只有一小部份的超新星會產生GRB？

哈伯發現在星系中形成恆星的區域誕生超新星時，長時間的GRB往往發生在非常明亮的區域，而質量最大的恆星也聚集在那裡。還有，在比較超新星的宿主星系之後發現，長GRB的宿主都非常黯淡，比較不規則，也較欠缺重元素。這個發現很重要，因為缺少重元素的大質量恆星產生的恆星風，比起那些富含重元素的大質量恆星所吹出的風來得微弱。如此一來，在它們的生命裡，更能持盈保泰，保有較多的質量；當壽命走到盡頭時，它們便成了較重的星體。當核心坍塌時，它們傾向形成黑洞，而不是中子星。事實上，天文學家把長 GRB歸因於快速旋轉的黑洞所產生的平行噴流。核心坍塌是否能產生GRB的關鍵因素，似乎在於原來恆星臨終時的質量與轉動速率。

想確切認定短時間γ射線爆比較困難。直到去年，高能瞬間爆發源探測衛星2號（HETE 2）與迅捷號（Swift）衛星才終於確認了幾個短爆的位置。哈伯與正在軌道上運行的錢卓χ射線太空望遠鏡（Chandra X-ray Observatory）發現這些爆發所釋放的能量，整體而言較長爆來得少，而且發生在許多不同類型的星系中，包括不再形成新恆星的橢圓星系。顯然短爆不再與短壽命的大質量恆星為伍，而是與它們的殘骸相關。最可能的假說認為，短爆是由兩個中子星合併而引起的。

8.回溯銀河系的過去

天文學最主要的目標之一，是盡可能追蹤星系與其前身的演化，直到大霹靂為止。為了解銀河系從前的相貌，天文學家已試圖拍攝從嬰兒到成熟期各種年紀的星系影像。為了這個目的，哈伯協同其他天文台瞄準了天空中一些微小的區域，做長時間的曝光，例如哈伯深視野、哈伯超深視野，以及大天文台起源深度巡天計畫（Great Observatories Origins Deep Survey）等，以觀測距離最遠（因而年齡最古老）的星系。

這些超高解析度影像揭露了在宇宙年齡只有數百萬年，約今日年齡的5%時就已存在的星系。比起現在的星系，這些古老星系的體型較小，外貌也較不規則，正符合今天的星系是由小型星系凝聚而來的假說（與從大型星系裂解而來的說法相反）。要回溯至更遠古的年代，則是哈伯的繼承者：現在正建造中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的主要任務。

回溯宇宙年代的深度觀測，同時也追蹤了整個宇宙恆星形成率的�

8.回溯銀河系的過去

天文學最主要的目標之一，是盡可能追蹤星系與其前身的演化，直到大霹靂為止。為了解銀河系從前的相貌，天文學家已試圖拍攝從嬰兒到成熟期各種年紀的星系影像。為了這個目的，哈伯協同其他天文台瞄準了天空中一些微小的區域，做長時間的曝光，例如哈伯深視野、哈伯超深視野，以及大天文台起源深度巡天計畫（Great Observatories Origins Deep Survey）等，以觀測距離最遠（因而年齡最古老）的星系。

這些超高解析度影像揭露了在宇宙年齡只有數百萬年，約今日年齡的5%時就已存在的星系。比起現在的星系，這些古老星系的體型較小，外貌也較不規則，正符合今天的星系是由小型星系凝聚而來的假說（與從大型星系裂解而來的說法相反）。要回溯至更遠古的年代，則是哈伯的繼承者：現在正建造中的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的主要任務。

回溯宇宙年代的深度觀測，同時也追蹤了整個宇宙恆星形成率的變化。這個比例似乎在70億年前達到顛峰，然後逆轉向下，至今已下降10倍。宇宙還很年輕時（10億年左右），恆星形成率已經非常高了，大約是全盛時期的1/3。