云看展|“射电望远镜”的自我展示

2021-09-24 17:45:00 来源:北京市科学技术研究院

女士们、先生们,大家好,我是魅力四射、前途无可限量的射电望远镜。

你们都知道光学望远镜是用于收集可见光的一种望远镜。而对于非常遥远的天体及来自各类天体的射电辐射,光学望远镜是看不到的,于是就产生了用于探测天体射电辐射的射电望远镜,就是我本人了。我们不仅看得远,还具有高空间分辨率和高灵敏度。20世纪60年代,四大天文发现:脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子都与我们有关。

要说我的诞生,还得感谢一个人,他就是射电天文学鼻祖卡尔·央斯基先生。1932年,央斯基研制了一台外形酷似“旋转木马”的射电望远镜,利用它接收到了来自银河系中心的射电辐射。此后,人类探测宇宙开启了另一个重要“窗口”——射电之窗。

看到央斯基研制的“旋转木马”,大家发现我们的样子跟光学望远镜是有差别的,既没有高高竖起的望远镜镜筒,也没有物镜和目镜,主要由天线和接收系统两大部分组成。天线把射电波聚集起来,接收系统把它放大并传送到记录仪器上。我们可以不分昼夜、不分晴雨地去探望宇宙天体的射电活动。

可以说巨大的天线是我们最显著的标志。我们的样子也变化多端,有抛物面天线、球面天线、螺旋天线等。不仅如此,为了提高观测的精确度,增强对射电图像的分辨本领,人类还把我们组合成了天线阵,气场全开。

最常用的是抛物面天线,跟你们建筑物顶上的卫星电视接收天线一个模样。例如我们的伙伴德国口径100米的埃菲尔斯伯格望远镜,它就是世界上最早建成的最大的完全可动抛物面天线。

还有刚提到的球面天线,典型的代表是中国的观天巨眼FAST,它可是我们射电家族的大明星,也是我们的骄傲,保持着世界上最大单口径最灵敏的射电望远镜的记录。它的样子像一口大锅,口径足足有500米。

对于光学望远镜来说,它的口径并不需要这么大,目前世界上最大的光学望远镜仅为10米。这是电磁波衍射(指电磁波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象)所决定的,即望远镜的口径必须大于观测的波长才能分辨清楚靠得很近的天体,否则看到的将是模糊一片。由于射电波波长比可见光波长长得多,所以我们的口径要比光学望远镜大几个量级才能达到同样的分辨率,口径越大,灵敏度越高,越能看到更暗弱的天体。

像FAST这样大口径的射电望远镜,理论上可以接收137亿光年以外的电磁信号,这一距离接近于宇宙的边缘,甚至通过我们的帮助,人类还能搜寻到外星人也说不定!

总之,就像我最开始说的,我们的前途无可限量,期待着未来我们获取更多的宇宙信息吧!

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