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1 # 微基因衍光子
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2 # 花熊老師
望遠鏡是如何觀察到數億光年外的物體的? 這個問題的答案其實並不神秘,你看了整個回答後會有“啊,就這樣啊”的感覺。
望遠鏡的作用就是收集光子。因為宇宙的很多天體都比較暗,或者是雖然很亮但離我們太遠了看起來也很暗。如果不採用望遠鏡的加持,人類的眼睛只能看到宇宙中極其有限的一些天體,全天大約有6千多顆。除了地球的衛星月球、太陽系內幾個較亮的大行星,及銀河系外的大小麥雲、仙女星系等有限的幾個星系,其它的肉眼可見的天體都是處於銀河以內的恆星。它們和地球相距的距離自然也沒多遠,要知道銀河系的直徑也就將近20萬光年。
說回望遠鏡,以反射式為例,不管是紫外光學和近紅外、還是毫米波及更長的無線電,或是高能的X射線都採用拋物線和雙曲線等曲面形狀製造反射主鏡面,採用(掠)反射把更大面積上能量給匯聚,以便可以觀測更暗的天體。在經過主鏡發射後,會有副鏡反射和一系列的透鏡組的折射,最後光子落在CCD或光子計數器上被記錄下來(如果有興趣,可以搜尋各望遠鏡的光路圖,在這裡就不做介紹了)。實際上,如果沒有對一個天體進行過距離測量(三角視差、光譜、窄帶多波段測光等),在觀測時我們並不知道一個天體距離我們到底有多遠。和我們相距不同距離的天體(例如太陽外距離地球最近的比鄰星、距離我們254萬光年的仙女星系,超過130億光年的EGS-zs8-1)發出的光線對於望遠鏡來講並沒有什麼不同。望遠鏡要做的只是把這些天體發出的光線收集和記錄而已。只不過,由於這些天體距離地球遠近不同,它們所發出的光要經過不同旅行時間才能到達地球。
哈勃望遠鏡拍攝的深場圖片,箭頭所指的那個不起眼的小光點(放大之後如插入圖所示),就是距離地球超過130億光年的星系EGS-zs8-1@NASA
首先X光影象機是如何觀察到人體內部的五臟六腑的呢?它主要是透過X光源穿透人體,電子計算機把接收到的X光線進行顯像技術處理,我們就可以在熒光屏上看到肺部的陰影面積了;幾十年前西方天文學家就是利用X光望遠鏡觀察宇宙天體的。
感謝天感謝地感謝命運,由於地球大氣層的弦切球冠凸透鏡放大效應,讓我們看到了幾萬光年的銀河系中心,看到了“牛郎織女星”,聆聽著祖母繪聲繪色的空天傳說,太空簡直如同仙境般美麗。我們祖國的天眼,她透過對數億光年距離的光線、高能γ射線等微波輻射的匯聚,能觀察到幾億或幾十億光年的黑洞和中子星天體,其原理當然與X光機相似。
“悟空衛星”望遠鏡就是利用這些原理,對黑洞的高能γ射線和中子源進行跟蹤分析,找到了許多極端明亮的“黑洞”,但卻沒有完成尋找暗物質的任務;其實暗物質就是不斷生滅的微光子和微中子,是和高能γ射線同本不同性的粒子,它把悟空“撞暈”了,悟空卻不“悟”,君且看宇宙暗星雲吧,它裡面的飄逸氫原子和飄逸氫分子,就是微光子的衰變聚合的產品。
暗物質既吸收光線又阻擋光線,如果從稀薄暗空間的性質來看,一億光年的微光子暗物質只相當於一米厚的濃“茶色玻璃”,一米厚的濃茶色玻璃相當於千米深水的吸光程度,也就是說幾千米深海是見不到Sunny的。另外,暗物質對光線、微中子、高能γ射線的折射和散射是不同的,我們可以根據這些特徵分別成像分析,就能發現更多秘密。
總之科技就是技術的迭代組合,望遠鏡就是不斷藉助時代科技,而觀察到數億光年外的天體的!