○黃宗慈
光就是一種電磁波,而我們眼睛所能看見的電磁波,稱為可見光??梢姽庵皇请姶挪ǖ囊恍〔糠?,多數(shù)的電磁波無法被肉眼直接看到,但可以通過儀器偵測、記錄和分析。
每一種電磁波都有獨特的波長,就像每個人的指紋都是獨一無二一樣。因此,波長是區(qū)別電磁波的依據(jù)。天文學(xué)家接收并分析不同波長的電磁波,在天文上稱之為“多波段觀測”。
無線電波是一種肉眼不可見的電磁波,經(jīng)常用在地面上的通信。宇宙中有很多物體會發(fā)出無線電波,卻不會發(fā)出可見光,需要通過“電波望遠(yuǎn)鏡”才能觀測。
近年來,科學(xué)家將紅外光望遠(yuǎn)鏡送上太空。太空望遠(yuǎn)鏡不會受大氣層干擾(大氣層會吸收或反射許多電磁波,導(dǎo)致在地表的望遠(yuǎn)鏡無法有效觀測),可以更清楚地觀測來自宇宙的紅外光。2021 年底發(fā)射升空的“詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡”,就是以紅外光為主要觀測目標(biāo),用于探索早期宇宙,尋找系外行星,透視被塵埃所包覆的星球。
各個波長的天文觀測,仰賴不同技術(shù),來接收觀測不同波長范圍的電磁波。隨著多波段觀測技術(shù)的進(jìn)步,人類的“視線范圍”從波長400~700 納米的可見光,大幅擴(kuò)展到幾乎所有的電磁波。于是,我們能夠窺探可見光之外的宇宙,避免瞎子摸象的窘境,還原出宇宙更完整的面貌。
著名的超新星殘骸“蟹狀星云”,就是靠著多波段觀測,得以更完整的呈現(xiàn)在世人眼前。
超新星是指恒星劇烈的爆炸。“蟹狀星云”則是超新星爆炸后留下的殘骸,中央有一顆中子星,不斷發(fā)射出高能量的電磁波。
科學(xué)家利用不同波長的天文望遠(yuǎn)鏡,接收來自星云的電磁波,包括能量較高的X 射線、紫外線,以及能量較低的可見光、紅外光、無線電波等。由于不同波長的電磁波,分別從不同物體結(jié)構(gòu)發(fā)射出來,所以通過多波段觀測,可以推估星云中有哪些物質(zhì)。
我們所在的銀河系存在著許多可見光看不見的東西,因此我們?nèi)庋鬯姷囊箍罩需驳你y河,并不是銀河系的完整面貌。銀河系有厚重塵埃所形成的暗帶,可見光無法穿透,即使是絕佳的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,也看不透其中的奧妙。但如果針對紅外光觀測,暗帶反倒顯得特別明亮。因為銀河中冰冷的塵埃所發(fā)出的電磁波,主要都是紅外光。
換成偵測X 射線,則超新星殘骸、星際氣泡的高溫氣體也會現(xiàn)身。通過偵察特定波長的電磁波,我們還可以掌握更多銀河系氣體中的化學(xué)成分組成信息。
夜晚仰望星空,除了點點的繁星,視野所及大多是一片灰暗。浩瀚的宇宙充滿無法“眼見為憑”的物體,運用科學(xué)儀器偵測看不見的電磁波,壯闊瑰麗的夜空就無所遁形。