通过研究来自Tai 空的无线电波,天文学家发现了宇宙中许多活跃的天体和爆炸。其中包括超新星遗迹、超大质量黑洞周围的磁漩涡,以及宇宙诞生时大爆炸产生的辐射。射电望远镜还可以追踪Tai 空的分子、新行星和生命原材料。研究宇宙的波长不允许被广播占据。即便如此,射电望远镜的无线电污染也越来越严重,比如手机干扰。
射电望远镜
射电天文学家不是简单地听来自Tai 空的无线电波。在大多数射电望远镜中,无线电波遇到蝴蝶反射器的大抛物面内部,将被反射并聚焦在一个天线上——类似于电视天线。天线将产生的电信号发送到计算机进行存储并转换成电子图像。中国天眼是典型的射电望远镜。
射频频谱
无线电波的波长超过任何其他种类的电磁辐射,波长大于1毫米的属于无线电波。大多数无线电波可以穿透大气层到达地球表面,但是波长超过100米的无线电波会被反射回大气层顶部的电离层。科学家经常用频率,也就是每秒钟经过的波长来描述无线电波。波长越短,频率越高。
射电天文学天线
日本野边山射电天文台的大型射电望远镜,有一个直径45米的蝴蝶抛物面,比网球场面积大10倍。但是,它的表面非常光滑,误差小于一片草的宽度。这个精密的表面有利于收集星际气体分子发出的毫米波辐射。
望远镜阵列
射电比光波长,所以射电望远镜不如光学望远镜清晰。为了揭示更多的细节,天文学家连接了几个小型望远镜来模拟或形成一个更大的望远镜。27个特大型阵列的蝶形天线可以沿三条轨迹向外移动,组合最长基线可达36公里。甚至位于美国的基线射电望远镜阵列也能提供比哈勃空望远镜更清晰的图像。
地球自转集成天线阵列
排列成一个字的望远镜——即使是Y字形的超大型阵列——也会在综合大型望远镜中留下缝隙,从而导致最终接收到的射电图像失真。20世纪50年代,马丁·赖尔提出了一个解决方案。望远镜没有拍摄快照来获得“洞”的视图,而是连续12个小时观察同一个无线电源。在地球自转的作用下,每个天线会慢慢在其他天线周围画出一个半圆,从而“整合”成一个更大的望远镜。
同步加速辐射
从超新星遗迹到星系,许多射电源的无线电波都是由电子高速通过磁场产生的。这种类型的无线电波被称为同步辐射,在较长的波长上具有最强的能量。从这张摩天大楼中星系A的照片中,我们可以看到无线电波瓣中的电子嗖嗖地穿过复杂的磁场。
广播事件
1932年,卡尔·扬斯基发现了来自银河系的无线电“噪音”,射电天文学开始了。
1942年,英国科学家斯坦利·海伊发现了太阳强烈的射电爆发。
1949年,澳大利亚射电天文学家证实了太阳系外的第一批射电源。
1951年,哈佛大学的科学家从银河系的氢原子接收到一个21厘米波长的信号。
1963年,第一个类似星系的3C273被确认为具有极强能量的无线电源。与此同时,人们还在其18厘米波长的辐射中发现了第一个星际分子。
1965年,阿尔诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙大爆炸的微弱热回声——宇宙背景辐射。
1967年,安东尼·休伊什和乔斯林·贝尔·贝尔内发现了第一颗脉冲星PSR 1919+21。
1992年,宇宙背景探测器测量了宇宙背景辐射中的波纹,这是星系形成的第一个迹象。
作者:陆雅雅
审核:刘光毅