(科普2013-06-09 16:32:15)
自从发明了望远镜,人类观测天体的眼界大开,对宇宙的研究进入了一个突飞猛进的时期。而到了20世纪后期,人们开始利用宇宙辐射来研究天体时,宇宙的大门才算是真正彻底打开了。各种天体都会释放电磁辐射,这些辐射只有一少部分以可见光的形式出现,大多数则是不可见的。如伽马射线、X射线、紫外线、红外线和射频电波。这些辐射携带着天体的多种信息,以光速在宇宙中穿行,经过成千上万年来到地球。由于地球大气层的吸收作用,它们大部分不能到达地面。随着科学技术的进步,人类可以使用设备在地面接收这些辐射,还可以避开低层大气利用卫星接收宇宙辐射。现在,除了传统的光学天文学外,还出现了红外天文学、射电天文学、紫外天文学、X射线天文学、伽马射线天文学等。这些都统称为不可见光天文学。如果我们的眼睛能看到这些辐射,那么天空不仅将会让我们感到陌生,更会使我们惊诧宇宙间无比奇妙的绚丽多彩。 星系中尘埃弥漫,它使可见光难以穿行。而红外线可以一直穿透星际尘埃。宇宙中所有比一般恒星温度(3000摄氏度)低的天体都发出红外线。使用红外望远镜不但能看到更多的天体,还能“察觉”出它们的冷热。从3000度的恒星到零下250度的尘云,都能区别出来。
X射线的能量虽高,但还不是最高的。最高的是伽马射线(伽玛射线粒子的能量是可见光光子的 4千多万倍)。利用伽马射线可以探测宇宙的更深处,可以探测脉冲星、类星体和黑洞。伽马射线不是由恒星或气体云的高温产生的,它是宇宙中放射性原子产生的辐射,是微粒以接近光速相互撞击或是物质与反物质相互湮灭所产生出来的。因此,它可能会探测到最为奇特壮观的宇宙情景。在伽马射线望远镜中看到的天空将是完全陌生的,我们熟悉的星辰和星座都消失了,呈现在眼前的是一片片巨大的发光气体云,那是受到高速电子轰击的气体状云团。还有不时闪着光的亮点。这些亮点有的闪烁得很有规律,那是脉冲星;有的在几秒钟内突然发亮到最强,那是伽马射线爆发星。目前,伽马射线天文学还不是很成熟。
注1: 水滴和菱镜都可以将阳光中的可见光波段分散成七色的彩虹;其中的七种不同波段色光的能量,是依次照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的次序而增高。由于X光的能量太高,水滴或菱镜无法将它们分散成不同能量波段的光。不过,科学们使用一组具有540条金线的光栅,却可以将X光分散成各种不同波段的光,并由数字侦测器记录这些结果。这些X光谱线能够告诉我们宇宙中的X光光源是些什么东西,以及它的温度和运动等情形。下面是一张X光太空观测卫星拍摄并处理后的X光影像,影像显示了在大熊座内一个编号为 XTE J1118+480 的恒星系统中,一颗如太阳般的恒星正绕着一个黑洞运行。与一般的菱镜所造成的彩虹不同的是,在这一张X光光谱中,X光的能量是沿着径向递减的,靠近在中心附近的能量是最高的,而在左上角与右下角的部分是最弱的。图像中心的亮区是X光源本身的影像,并不是由光栅散射所造成的。 |
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