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探索宇宙电波巧立奇功

2022-02-10黄宗慈

农村青少年科学探究 2022年10期
关键词:红外光超新星银河系

○黄宗慈

光就是一种电磁波,而我们眼睛所能看见的电磁波,称为可见光。可见光只是电磁波的一小部分,多数的电磁波无法被肉眼直接看到,但可以通过仪器侦测、记录和分析。

每一种电磁波都有独特的波长,就像每个人的指纹都是独一无二一样。因此,波长是区别电磁波的依据。天文学家接收并分析不同波长的电磁波,在天文上称之为“多波段观测”。

无线电波是一种肉眼不可见的电磁波,经常用在地面上的通信。宇宙中有很多物体会发出无线电波,却不会发出可见光,需要通过“电波望远镜”才能观测。

近年来,科学家将红外光望远镜送上太空。太空望远镜不会受大气层干扰(大气层会吸收或反射许多电磁波,导致在地表的望远镜无法有效观测),可以更清楚地观测来自宇宙的红外光。2021 年底发射升空的“詹姆斯·韦伯望远镜”,就是以红外光为主要观测目标,用于探索早期宇宙,寻找系外行星,透视被尘埃所包覆的星球。

各个波长的天文观测,仰赖不同技术,来接收观测不同波长范围的电磁波。随着多波段观测技术的进步,人类的“视线范围”从波长400~700 纳米的可见光,大幅扩展到几乎所有的电磁波。于是,我们能够窥探可见光之外的宇宙,避免瞎子摸象的窘境,还原出宇宙更完整的面貌。

著名的超新星残骸“蟹状星云”,就是靠着多波段观测,得以更完整的呈现在世人眼前。

超新星是指恒星剧烈的爆炸。“蟹状星云”则是超新星爆炸后留下的残骸,中央有一颗中子星,不断发射出高能量的电磁波。

科学家利用不同波长的天文望远镜,接收来自星云的电磁波,包括能量较高的X 射线、紫外线,以及能量较低的可见光、红外光、无线电波等。由于不同波长的电磁波,分别从不同物体结构发射出来,所以通过多波段观测,可以推估星云中有哪些物质。

我们所在的银河系存在着许多可见光看不见的东西,因此我们肉眼所见的夜空中璀璨的银河,并不是银河系的完整面貌。银河系有厚重尘埃所形成的暗带,可见光无法穿透,即使是绝佳的光学望远镜,也看不透其中的奥妙。但如果针对红外光观测,暗带反倒显得特别明亮。因为银河中冰冷的尘埃所发出的电磁波,主要都是红外光。

换成侦测X 射线,则超新星残骸、星际气泡的高温气体也会现身。通过侦察特定波长的电磁波,我们还可以掌握更多银河系气体中的化学成分组成信息。

夜晚仰望星空,除了点点的繁星,视野所及大多是一片灰暗。浩瀚的宇宙充满无法“眼见为凭”的物体,运用科学仪器侦测看不见的电磁波,壮阔瑰丽的夜空就无所遁形。

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