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第87章 射电天文学

 射电天文学奠基人

射电天文学的奠基人央斯基,不是天文学家,而是一位从事无线电工作的美国工程师。央斯基生活的时代,正是无线电工程学迅猛发展的时代。1931年,他在美国新泽西州贝尔电话实验室研究和寻找干扰无线电波通讯的噪声源时,发现除去两种雷电造成的噪声外,还存在着第三种噪声,那是一种很低又很稳定的“哨声”,央斯基对这一噪声进行了一年多的精确测量和周密分析,终于确认这种“哨声”来自地球大气之外,是银河系中心人马座方向发射的一种无线电波辐射(也称为射电辐射)。

这个意外的发现,引起了天文学界的震动,同时令当时人们感到困惑,谁也不认为一颗恒星或一种星际物质会发出如此强烈的无线电波。但是,美国的另一位无线电工程师雷伯却坚信央斯基的发现是真实的。他研制了一架直径为9.6米的金属抛物面天线,并把它对准了央斯基曾经收到宇宙射电波的天空。1939年4月,他再次发现了来自银河系中心人马座方向的射电波,所不同的是,央斯基接收的是波长为14.6米的无线电波,而他接收到的是1.9米的无线电波。这样,雷伯不仅证实了央斯基的发现,同时还进一步发现了人马座射电源发射出许多不同波长的射电波。以后,他又发现了其他新的射电源,并在1.9米的波长处做出了第一幅“射电天图”。1940年,雷伯发表了他的研究成果,这些成果受到了人们的重视,但是由于第二次世界大战,射电天文学的研究刚刚起步,就被迫中断。

第二次世界大战期间,英国人首先发明了雷达,并用它来预告德国飞机的入侵。1942年2月,在英国部队许多雷达站里,同时发生了突然的干扰。英国政府很紧张,以为是德国使用了反雷达的新式武器,于是马上成立技术小组进行调查。后来发现,竟是来自太阳的天然干扰。虽然虚惊一场,但是却第一次探测到来自太空的一个具体的可见天体发出的无线电波,从而太阳成了首先被确定的射电源。

这又一次的重要发现,终于使天文学家认识到,宇宙天体就像发射可见光波一样发射无线电波。从此,人们获得了通过无线电波探索宇宙奥秘的新途径,射电天文学逐步发展起来。

 射电天文学简介

射电天文学是通过观测天体的无线电波来研究天文现象的一门学科。由于地球大气的阻拦,从天体来的无线电波只有波长约1毫米到30米左右的才能到达地面,迄今为止,绝大部分的射电天文研究都是在这个波段内进行的。射电天文学以无线电接收技术为观测手段,观测的对象遍及所有天体:从近处的太阳系天体到银河系中的各种对象,直到极其遥远的银河系以外的目标。射电天文波段的无线电技术,到20世纪40年代才真正开始发展。

对于历史悠久的天文学而言,射电天文学使用的是一种崭新的手段,为天文学开拓了新的园地。从前,人类只能看到天体的光学形象,而射电天文学则为我们展示出天体的另一侧面——无线电形象。由于无线电波可以穿过光波通不过的尘雾,射电天文观测就能够深入到以往凭光学方法看不到的地方。银河系空间星际尘埃遮蔽的广阔世界,就是在射电天文学诞生以后,才第一次为人们所认识。

应用射电天文手段观测到的天体,往往与天文世界中能量的迸发有关:规模最“小”的如太阳上的局部爆发,一些特殊恒星的爆发,较大的如晚期恒星的爆炸;更大的如星系核的爆发,等等,都有强烈的射电反应。而在宇宙中能量迸发的剧烈天体,包括射电星系和类星体,每秒钟发出的无线电能量估计可达太阳全部辐射的一千亿倍乃至百万亿倍以上。这类天体有的包含成双的射电源,有的伸展到周围很远的空间。有些处在核心位置的射电双源,以视超光速的速度相背飞离。这些发现显然对于研究星系的演化具有重大的意义。高能量的河外射电天体,即使处在非常遥远的地方,也可以用现代的射电望远镜观测到。这使得射电天文学探索到的宇宙空间达到过去难以企及的深处。近几十年来,随着观测手段的不断革新,射电天文学在多个层次中发现的天体射电现象,不仅是光学天文的补充,而且常常超出原来的想像,开辟出许多新的研究领域。

 中国的射电天文学

我国的射电天文学研究起步于新中国成立以后,早期只有一些观测太阳射电的小型设备,80年代后陆续建成四台投资过千万元的中型设备:密云综合孔径望远镜、青海德令哈13.7米毫米波望远镜、上海佘山25米射电望远镜和乌鲁木齐南山25米射电望远镜。这些设备虽然处于目前国际上的中、低水平,但它们在巡视与监测等课题方向都做出了国际领先水平的成果。

中国射电天文学家积极参加了1993年提出的国际射电LT计划。自1994年起,以北京天文台为主,联合国内二十几家大学和研究所成立中国LT推进委员会,并提出中国的LT概念——KARST计划。1997年又提出500米口径主动球反射面望远镜(FAST)的大科学工程建议,预研究工作正在进行。通过这些工作,中国的射电天文学逐渐跟上了国际发展的潮流,并且相信在中国经济快速发展的大前提下,会获得更快的发展!

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