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宇宙中来的无线电波告诉了我们些什么?

2020-01-22 19:24:50 作者 : admin 来源 : 本站

射电望远镜

人类的眼睛只能接受可见光线,多少世纪以来,天文学家只从可见光来研究天体,我们称之为光学天文学。在本世纪初,就有人预言可能接收到天体发射的无线电波,但由于技术上的限制,直到1931年美国一位无线电工程师央斯基在研究无线电干扰时,发现了来自银河中心的无线电波后,大家才对天体发射的无线电波注意起来了)第二次世界大战后的三十多年来,这一专门研究来自宇宙的无线电波的天文学分支—射电天文学,一日千里地发展了起来。

把光学天文比做30岁的成年人,那么射电天文还只是一个才三、四个月的婴儿。别看它才三、四个月,它的某些本领却叫30岁的成年人甘拜下风!要详细说它的本领可以写厚厚一大本书,现在就只能挑几件简单地介绍一下。

太阳一直是天文学家十分关心的目标,因为它对我们的地球关系密切,对我们日常生活也有很大影响。太阳上的无线电波,主要是从日冕和色球层上发出的,平常都能用射电望远镜来观测。它发出的无线电波是多式多样的,而且包括了所有的波长。不过到现在为止,真正经过研究的只是波长从3毫米到50米左右的范围。太阳上黑子的多少是“日面活动”强弱的一种表征。当日面活动强的时候,太阳上时常会发生强烈的无线电爆发,有的在1秒钟之内忽然发出很强的无线电波,然后在很短的时间内消失;有的一下子开始发出强无线电波,但却可能维持到一天左右。有时大爆发的无线电能量,相当于100万颗氢弹那么大的威力;黑子没有的时候,日冕和色球层仍然发出各种波长的无线电波。一次爆发可以使太阳的无线电波增加几百倍、几千倍甚至上百万倍,而又往往和太阳活动区的留耀斑刀爆发有很密切的联系,这样,天文学家就可以仔细地研究太阳耀斑爆发的本质了。特别有用的是,可以预报太阳爆发和太阳爆发对地球的种种影响,及早作好准备。太阳爆发时还产生各种很强的射线和粒子流,幸好我们有大气保护,不致受害,但是人要飞出大气去,就会有危险。航天飞行员必须去问天文学家“宇宙气象预报”,在最安全时候才能出发。或者带上特殊的“防护伞”,免得被“宇宙雨”给“淋坏”了。

无线电波具有一些光波没有的特点,这在探索宇宙奥秘中有特殊的用处:一是它的波长比光波要长100万倍左右,因而一些对光波不透明的宇宙尘埃密集的区域(如银河中心方向),对无线电波却是透明的。这就象你扔一块石子到平静的水面上时,一圈圈的水波在水面上传了开来,当水波遇到一个比波动长度大得很多的障碍物时,水波就被挡住了;假如这个障碍物与水波波动的长度差不多,或是比它小些,那么,水波就会绕过障碍物,在障碍物的后面仍有水波。宇宙尘埃对光波说来,是个庞然大物,而对无线电波却不算太大。另一个特点是,物体必须达到很高的温度才能发光,低于2000 ℃左右就“看不见”了。然而不管温度多低,只要大于绝对温度零度(-273 ℃)就能发射无线电波,在广阔的宇宙空间有很多温度很低的物体,我们虽然看不见它们,但它们都能发射无线电波,我们可以用无线电波来研究它。此外,很多天体上发生的一些物理过程在无线电波段“特别有效”,即能发射大量的无线电波。有的“射电星系”能发射比我们的银河系强1000万倍的无线电波,使我们能在远离100亿光年的距离上发现它,而用目前最大的光学望远镜却找不到它。

天文学家看到很多银河外的星系有旋涡般的样子,象小孩手中玩的风车一样。是不是银河系也是那样呢?要证明这一点非常困难,因为在银河系中有很多尘埃杂质和氢原予等等组成的气体云,它妨碍了天文学家看得更远。但这些气体云的无线电波却帮助了天文学家,揭开了银河旋涡结构的秘密。射电天文学家制造了专门的仪器,来探测银河系中各处氢原子云的分布,利用各个方向上测到的无线电波长的极小变化,就可以知道它相对于我们运动的速度。把这些观测结果和其他研究结果画在图上,就可以清楚地看到,原来银河系至少有三条巨大的旋涡臂,太阳在其中两条之间。

来自宇宙的无线电波,还告诉我们:月亮表面土质是疏松多孔的,这一点已为登月飞行所证实;日冕的温度有几百万度;木星大气中的"打雷"现象;一些"耀星"上产生的大爆发比太阳上的耀斑大1万倍到1百万倍;而一些射电星系上的大爆发,就更是大得无可比拟的了。

我们喜欢把光学望远镜比作天文学家的"千里眼",那么射电望远镜就可比作天文学家的"顺风耳"了。它能"听",到宇宙中无数无线电台—射电源发出的“广播”,现在已经找到几万个这种"电台",其中大部分还不知道它是什么,被认出来的有超新星的残骇、银河中的星云、一些有特殊外表的河外星云、快速旋转的中子星……。目前已经能“听”到100亿光年远处轻微的声息,也就是说我们今天收到的无线电波是这些天体在100亿年前发出的,今天才到达地球。我们观测的天体越远,我们就可能看到宇宙更早的面貌。

关键词 : 宇宙