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海量未知星系现身 射电望远镜立新功

2019-02-28 09:32:42 来源: 科技日报 作者: 于紫月

实习记者 于紫月

如果说银河系是一座巨大的“?#27827;臁保?#23431;宙间是否只有这一座“孤岛”呢?自1924年美国天文学家哈勃证明了银河系并非宇宙唯一星系时,便给出了否定的答案。如今随着天文学理论?#22270;际?#30340;进一步发展,我们看到了分布在浩瀚宇宙中无数各不相同的大小星系,茫茫宇宙正慢慢揭开神秘的面纱。

近日,国际低频阵列射电望远镜(LOFAR)项目团?#26377;?#24067;,他们发现了数十万个过去没有被观测到的星系。此前,LOFAR对北半球四分之一的天空进行了详细观测。此次公布的数据中约有30万个射电源,而几乎每个射电源都代表着遥远宇宙中的一个星系。这些射电信号就像饱经沧桑的使者,在漫漫深空中行走了数十亿光年。

LOFAR寻星有绝招

此次发现众多星系的LOFAR是一个主要位于荷兰的大型射电望远镜网络。“LOFAR看上去一点儿都不‘高大上’,没有巨大的镜面,但其拥有大约2万个天线,而这些天线有的才1米多高,毫不起眼。除了荷兰,天线还分布于德国、瑞典、法国和英国等?#20998;?#22269;家。”中科院国家天文台研究员陈学雷介绍,这些分?#38469;?#23556;电阵列将共同接收宇宙中低频率无线电信号,以获得足够清晰锐利的射电图像。

自20?#20848;?0年代射电天文学真正发展起来至今已将近80年,为何之前的射电望远镜并没有发现如此之多的星系?LOFAR究竟有何“绝?#23567;保俊癓OFAR的优势有三点:分辨率高、接收面积大?#32422;?#20449;息处理能力强。”陈学雷表示,分辨率能够反映区分彼此靠近的射电点源的能力。一般来讲,分辨?#35270;?#22825;线孔径的物理尺寸和波长决定——口?#23545;?#22823;,波长越短,分辨率越高。显然,单口径望远镜不可能做得非常大,世界最大单口径射电望远镜、中国“天眼”FAST的直径才500米。而LOFAR则为阵列式望远镜,多地天线共同工作,总体看来相当于搭建了一个“巨无霸”面镜,因此LOFAR的分辨?#25910;?#26377;很大优势。

陈学?#23383;?#20986;,由于LOFAR规模大、天线分布远,其接收面积自然也比较大。更值得一提的是,LOFAR可将电磁波信号转化成电子信号,通过超?#37117;?#31639;机进行处理,这是早期射电望远镜所不具备的功能。LOFAR的后处理能力超强,也为其观测大片的天区提供了有力支持。

望远镜因“波”而异

随着?#38469;?#30340;发展,以LOFAR、澳大利亚默奇森宽场阵列?#26085;?#21015;式射电望远镜(MWA)及美国阿雷西博望远镜(Arecibo)、FAST等为主要代表的射电天文学已经成为天文学的一个重要分支。加拿大氢强度测绘实验射电望远镜(CHIME)发现了13个快速射电暴信号的消息刚刚刷屏,如今LOFAR又建奇功。

“射电望远镜原理与光学望远镜、伽马射线望远镜等类型的空间望远镜不同。” 陈学?#33258;?#25509;受科技日报记者采访时表示,它们针对不同波段的电磁波进行观测,设计原理自然也大不相同。射电望远镜接收到的是生活中我们无比熟悉、常用来通信的无线电信号,只不过这些信号来自于茫茫宇宙之中。

“宇宙中不同波段电磁波的产生机制也不同。早期天文学界对于天体的发光机制还仅仅停留在热辐射上,认为恒星主要产生可见光,如太阳黑体辐射,光学望远镜?#27815;?#26089;发展起来。”陈学雷表示,恒星等天体在此辐射机制下产生的射电信号本应该很弱,但事实却恰恰相反,人们捕捉到了很强的射电信号。至此,同步辐射等不同的辐射机制?#37096;?#22987;在天文学理论的完善过程中逐渐丰富起来。

“在空间望远镜的发展历程中,每开辟一个新的波段,所探索到的辐射源也通常是人们之前从未想到的。”陈学雷举例,X射线、伽马射线望远镜往往接收黑洞周围空间、特别“热”的天体等辐射出的高能射线,而射电望远镜则可接收到星系、高能粒?#25317;?#20135;生的射电辐射。

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