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侧耳倾听——射电望远镜与天文学

（2005年07月12日 20:17:10） 来源：http://www.oursci.org/

□作者: 柯南

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央斯基(Jansky)

　　有这样一种说法，盲人的耳朵特别灵。自古以来，天文学家靠的就是依靠“看”进行工作。伽利略用自制的望远镜发现了木星的卫星。那大概可以算作可见光波段天文学的真正开始。有了望远镜作为人眼的延伸，天文学的到了极大的发展。

　　时间转到了20世纪初，意大利人马可尼发明了实用的无线电通讯技术。无线电成了人们沟通的方式。1931年到1932年期间，美国电报电话公司(AT&T)公司的一位工程师央斯基（Jansky）在
研究长途无线电通讯干扰的时候，发现了一种奇怪的现象：有一种干扰无论如何也不能除去，它的信号不太强，但是很稳定，始终来自于人马座方向。

　　人们对于央斯基的发现感到很奇怪。后来，美国人雷伯建造了一架用来接收人马座无线电干扰的天线。这架天线——也是日后射电天文望远镜的鼻祖——证实了央斯基的发现，即那个信号
是从银河系中心方向发出的（其实就是银心的射电）。这就揭开了射电天文学的大幕。

　　人们开始知道，宇宙除了可以用眼睛“看”，也可以用耳朵“听”。当然，这个耳朵就是射电望远镜。从外观上看，大多数射电望远镜和雷伯制造的那架天线别无二致。它们都是抛物面形
状的金属壳。我们知道，折射式望远镜依靠光学玻璃聚焦光线成像，而反射式望远镜依靠抛物面形状的镜面会聚光线成像。宇宙中充满着无线电波，无线电波的波长比可见光长。通常玻璃不会
对其有折射作用。然而，如果用金属制成类似的抛物面，那么无线电波也能被聚焦到一点。这就是射电望远镜的原理。

　　

德国100米射电望远镜

　　　　　　　　　　

　　通常，拥有一架大口径的光学望远镜是天文学家的梦想。而光学望远镜要造的很大，在工程上是很困难的，因为可见光的波长很短，如果镜面有一点变形，得到的图像就会变形。但是射电
望远镜就不同了，无线电波的波长比可见光长。这样，即使射电望远镜的镜面稍微有一点变形也不会有什么影响。所以，射电望远镜可以造的很大。几十米直径的射电望远镜在技术上很容易实
现。当然，如果更大，人们也会遇到镜面变形的问题。阿雷西博是一个很好的例子。阿雷西博是一个射电望远镜，它是世界上最大的单台射电望远镜，直径350米，设在中美洲波多黎各（美国
托管地）。这样一口硕大无朋的“锅”是没法像一般的射电望远镜那样随意转动的——人们还无法让这样一个巨无霸既灵活转动又保持自身的形状不变。于是，人们干脆将计就计，把它安放在
了一个山谷中。这个远远望去就像野餐用的铁锅的望远镜接受了很多非常宝贵的射电信息。当它正式投入使用的时候，还像武仙座发出了人类第一份有意识表达自己存在的电报。今天，阿雷西
博仍然是天文学家非常重要的研究工具。人们所熟知的“搜寻地外文明”计划(SETI)就是由阿雷西博执行的——它全天候的接收来自地外（同样也来自地球，事实上地球上的干扰也占了很大一
部分）的信号。

　　　

世界上最大的单台射电望远镜阿雷西博Arecibo，直径350m。

　　　　

　　另外一种方式是修建很多小的射电望远镜，然后把它们组合起来。这样也能达到大口径射电望远镜的效果。科学家发现，如果让相隔数千公里的两个射电望远镜同步工作，那么它们就相当
于一个直径为二者之间距离的射电望远镜。这样，射电望远镜的分辨率可以比光学望远镜还要大很多。这称为甚长基线射电望远镜。有人做了一个比喻，如果全世界所有人平分一块蛋糕，那么
甚长基线射电望远镜的角分辨率就和每个人拿到的蛋糕的角度差不多。

　　

位于美国新墨西哥州沙漠的甚大阵射电望远镜（VLA）

　　　　　

　　其实，可见光波段只不过是整个电磁波谱的很小一部分。更多的信息隐藏在红外线、紫外线、X射线、γ射线和无线电波段。20世纪60年代的四大天文学发现都和射电天文学有关：宇宙微波背景辐射、星际分子、脉冲星和类星体。很多人都知道，彭齐亚斯和威尔逊用无线电天线首先接受到了温度大约为3K的黑体发出的微波辐射，这被认为是大爆炸的遗迹。

　　今天，射电天文学是天文学非常重要的一个组成部分。与传统的天文观测不同的是，射电天文学不用眼睛去看，而是用耳朵去倾听。　

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文章作者:柯南
责任编辑:skylook

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