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說到天文望遠鏡,我們都會想到長筒形狀的光學望遠鏡,這類望遠鏡中最著名且功率最強大的就是哈勃望遠鏡了。
但是我們常見的天文望遠鏡卻以射電望遠鏡居多,這又是為什麼呢?
這裡必須先說一下光和電磁波,我們常見的物體都是因為它們發出或者反射了光線,才能被我們所看到並且感知它們的顏色和形狀等,但是我們所看到的所有的光線其實都是電磁波中範圍較窄的一段波段,如下圖:其中上面部分屬於電磁波的總波段,但是我們能看到的所有的光線,只是中間由紫色到紅色的極小一部分,下面部分是其放大的效果,可見我們所看到的所有可見光,只是電磁波段中範圍極窄的一小部分。
那麼從上圖我們也能明白,光學望遠鏡所看到的只是能發出可見光的事物,它能看到的電磁波段是十分狹窄的,所以它能看到的事物也比較少,但是宇宙間有大量的事物不只是發出可見光,也可以發出其他波段的電磁波,而且有很多事物並不發出可見光,卻能發出其他波斷的電磁波,那麼這類事物就無法被光學望遠鏡發現。
但是射電望遠鏡就不同了,它能接收到的電磁波段的範圍要比光學望遠鏡寬得多。比如我們最熟悉的射電望遠鏡“中國天眼(FAST)”,它所能觀測的電磁波頻譜就比哈勃望遠鏡要寬很多,當來自宇宙中的這些電磁波射線來到地球上的時候,就能被射電望遠鏡所接收,也就能看到它們的存在和狀況了。而射電望遠鏡接收時當然是能夠接受更大範圍電磁波,顯示的就越清楚,因此射電望遠鏡的電磁波接收和反射面積很重要。
中國天眼是目前全世界綜合性能最為強大的射電望遠鏡,其全名叫做500米口徑球面射電望遠鏡,位於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特窪坑中,巨大的球面電磁波接收板反射面積達25萬平方米,堪比30個足球場,是目前全球口徑最大、最為靈敏的射電天文望遠鏡,綜合性能是設在波多黎各的著名的阿雷西博射電望遠鏡的10倍。
光學望遠鏡雖然可觀測的電磁波波段比較狹窄,但也有它獨特的一面,它可以將遙遠的可見光事物完美地展現在我們眼前,這點卻是射電望遠鏡所不具備的,射電望遠鏡所拍攝的影象都是經過成像技術以及藝術化渲染出來的,光學望遠鏡就不必這樣了,哈勃望遠鏡(紫外和紅外線波段也能觀察到)物鏡直徑達4.3米,光學主鏡口徑2.4米,使用的20餘年來已經拍攝了大量的宇宙深空影象,給我們展現了前所未見的宇宙景象。
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我們眼睛看到星星發出的光只是整個電磁頻譜的一小段,一些天體還會發出無線電波。這些無線電訊號代表著這些天體上正在發生著一些劇烈的、充滿能量的物理過程。圖:可見光譜只佔有寬廣的電磁波譜的一小部分
科學家就利用一些天體會發射出強烈的無線電訊號這種現象,設定一些無線電天線來接收這些訊號,然後分析這些訊號,瞭解遙遠天體正在發生的事情。這一切在本質上與我們聽收音機沒有什麼區別。
圖:位於美國新墨西哥州的綜合孔徑射電望遠鏡甚大天線陣
圖:位於貴州的世界迄今最大單口徑射電望遠鏡“FAST”
央斯基在分析無線電背景噪音後幾個月,他把來自四面八方的無線電訊號分成了三類:遙遠地方的雷雨、近處的雷雨、不明的噪音。後來他發現這個不明的噪音每天都有規律的漲落。開始他以為這個訊號來源於太陽。但後來他發現這個漲落週期是23小時56分鐘,不是地球太陽日的24小時。而是地球相當於宇宙的的自轉週期(恆星日)。而且射手座方向的訊號源是最強的,於是他認為這個訊號來源於銀河系的中心。
於是他想建設一個更加靈敏的碟形天線,但當時的美國處於大蕭條時期,而且與他的本職工作無關:這個噪音訊號不會干擾到與歐洲的無線電通訊。所以,貝爾實驗室拒絕了他的要求。
但另一個無線電工程師格羅特·雷伯在得知這一資訊後,自力更生,在自家的後院建造了一架口徑9.5米的天線,並在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波,並且根據觀測結果繪製了第一張射電天圖。射電天文學從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用於天文觀測的射電望遠鏡。
在二戰後,射電天文學開始逐步發展起來,並在20世紀60年代取得了4項重大成果:脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子。
可惜,這一切央斯基已看不見了,他於1950年去世,年僅44歲。為了紀念他,射電天文小組委員會在1973年8月舉行的國際天文學聯合會第十五次大會上,透過決議使用“央斯基(Jansky)”作為天體射電流量密度的單位,簡寫作“央(Jy)”。