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        20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)

        2021-10-13 06:05:13郭紅鋒
        軍事文摘·科學(xué)少年 2021年9期
        關(guān)鍵詞:類星體脈沖星喬伊斯

        郭紅鋒

        類星體

        類星體,顧名思義是類似恒星的天體,但又不是恒星。說它類似恒星,是指它在望遠(yuǎn)鏡里呈現(xiàn)一個(gè)小點(diǎn),很像一顆恒星;說它不是恒星,是指它的光度類似一個(gè)星系發(fā)出的總光度。長期以來,它讓天文學(xué)家感到困惑不解。

        早在20世紀(jì)60年代,美國天文學(xué)家艾倫·桑德奇用帕羅馬天文臺(tái)5米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡找到了射電源星表中的一個(gè)目標(biāo)(編號(hào)3C48)的光學(xué)對(duì)應(yīng)體,并發(fā)現(xiàn)3C48的光譜中有一些又寬又亮的發(fā)射線。后來,人們陸續(xù)觀測(cè)同一星表中的另一些射電源也發(fā)現(xiàn):它們的光學(xué)體都很?。ǜ阈遣畈欢啵?,但它們的亮度都非比尋常。1963年,美國天文學(xué)家馬丁·施密特測(cè)出這些天體的光譜和已知的射電源星系的光譜相同,只不過在紅光方向移動(dòng)了相當(dāng)大的一段距離,也就是說它們的紅移都非常大。

        紅移是膨脹的結(jié)果,3C48的紅移換算到退行速度可達(dá)光速的1/3,這說明它是距離我們非常遙遠(yuǎn)但又非常明亮的天體。因此,科學(xué)家把這種在光學(xué)上形態(tài)像恒星,但本質(zhì)又不是恒星的天體,命名為類星射電源(QuasistellarRadio Source,簡(jiǎn)稱Quasar類星體)。

        類星體是人類迄今觀測(cè)到的非常遙遠(yuǎn)的天體(距離地球可達(dá)100億光年以上),其超常的亮度即使在100億光年以外也能被觀測(cè)到??茖W(xué)家根據(jù)目前觀測(cè)到的信息認(rèn)為,類星體是一類離地球最遠(yuǎn)、能量最高的活動(dòng)星系核。

        脈沖星

        脈沖星的發(fā)現(xiàn)要?dú)w功于英國劍橋大學(xué)的女研究生喬伊斯·貝爾嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作態(tài)度、敏銳和堅(jiān)持不懈的探究精神。因?yàn)樵谒?,也曾有人遇到過這種信號(hào),但卻被當(dāng)做干擾信號(hào)忽略了,與脈沖星的發(fā)現(xiàn)失之交臂!

        1967年,喬伊斯·貝爾使用3.7米的射電天線做研究時(shí),需要從大量的記錄中搜集有用的數(shù)據(jù)。在辨識(shí)記錄數(shù)據(jù)時(shí),她發(fā)現(xiàn)狐貍星座有一顆星發(fā)出一種非預(yù)期但有規(guī)律的脈沖信號(hào)(脈沖是一種類似脈搏那樣不連續(xù)但有一定周期性的信號(hào))。這個(gè)脈沖的周期非常短(1.337秒),但很穩(wěn)定。

        起初,喬伊斯·貝爾和她的導(dǎo)師休伊什教授都以為是外星人(當(dāng)時(shí)有科幻小說把外星人描述為“小綠人”)發(fā)來的聯(lián)絡(luò)信號(hào),但在接下來半年左右的時(shí)間里,喬伊斯·貝爾又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了來自不同方向的多個(gè)類似的脈沖信號(hào),但這不可能是相距那么遠(yuǎn)的外星人同時(shí)向地球發(fā)同樣的信號(hào)。后來他們確認(rèn)這是一類未知的天體,并根據(jù)它的特點(diǎn)取名為脈沖星(Pulsar)。后來證實(shí)這就是早期物理學(xué)家們預(yù)言過的中子星。

        脈沖星的發(fā)現(xiàn)是天文學(xué)上的一件大事,對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,為人類探索自然開辟了新的領(lǐng)域,并于1974年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

        星際有機(jī)分子20

        19世紀(jì)初,天文學(xué)家的觀測(cè)就表明星際空間不是一片真空。但星際物質(zhì)中90% 以上是非常稀薄的氣體,星際空間溫度又很低(通常在零下200攝氏度以下),用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡根本觀測(cè)不到。1944年,荷蘭天文學(xué)家范德胡斯特用理論推斷氫原子在星際間的活動(dòng)會(huì)發(fā)射21厘米波長的射電波。果然在1951年,天文學(xué)家用射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到了這種輻射。 隨后,科學(xué)家們又用射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到了羥基(OH)、氨(NH3)、水、甲醛(HCHO)等分子。截至目前,科學(xué)家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了100多種星際分子,其中大多數(shù)是有機(jī)分子。

        星際有機(jī)分子的發(fā)現(xiàn)使人類對(duì)星云及恒星的演變過程有了更深層的理解,同時(shí)也增大了地球以外生命存在的可能性,因此這一發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為“20世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)”之一。

        宇宙微波背景輻射

        20世紀(jì)60年代初,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的彭齊亞斯和威爾遜利用靈敏度很高的喇叭筒式接收天線,在工作中發(fā)現(xiàn)了一些出乎預(yù)料的噪音,便想盡辦法進(jìn)行排除。他們甚至懷疑鴿子在天線內(nèi)留下的糞便是這些噪音的元兇,因而在1965年初,把天線全部拆開,進(jìn)行了一次徹底清理。然而,所有的努力都不能消除這種神秘的、來自天空各個(gè)方向、性質(zhì)相同的噪音。

        正在這時(shí),他們聽說普林斯頓大學(xué)狄克教授領(lǐng)導(dǎo)的小組正在研究“宇宙早期是否留有殘余的輻射”這一課題。狄克小組甚至已經(jīng)建造了一臺(tái)低噪音的天線,著手去測(cè)量這種輻射。經(jīng)過合作討論,他們一致得出結(jié)論:揮之不去的噪音正是普林斯頓研究小組打算要尋找的“宇宙微波背景輻射”。

        宇宙背景輻射是20 世紀(jì)天文學(xué)的一項(xiàng)重大成果,對(duì)宇宙學(xué)的研究具有深遠(yuǎn)影響。這雖然是偶然的發(fā)現(xiàn),但與他們精湛的技術(shù)和科學(xué)探索上鍥而不舍的精神是分不開的。彭齊亞斯和威爾遜因此榮獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

        問題1:你了解20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)的最新進(jìn)展嗎?

        問題2:你知道哪個(gè)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的脈沖星最多嗎?

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