夜幕降临。排成一列的射电望远镜,向夜空的深处发去询问。抬头望,这里有北京最美的一片星空,漫天的繁星开始慢慢显现出来。
星汉灿烂,有人循光而来。
晚间10点钟,满天的繁星在雷达的衬托下,银河也显得更加神秘。
大叔带着他俩进入观测室,打开穹顶。
射电望远镜是通过天线接收天体的发射的无线电波,这些电磁波被收集并聚焦到焦点上。通过使用探测器(CCD)将这些光信号转化为电信号,然后通过计算机处理生成数字图像或光谱,从而分析天体的成分、距离和运动等信息。
他俩晓得,虽然在理论上明白,但实际操作上还是生疏的。
大叔看俩人很是谦虚好学,也乐意去教他们。
斜看了他俩一眼说:“这些似乎觉得老生常谈,看你俩又如此认真;即使不拿笔记录下来,也必须牢记好信号的规律。接收到的原始信号是强弱变化的信号强度曲线。
比如说,5月15日,也就是前些天,俄罗斯射电望远镜接收到的信号,这是泽连丘克斯卡亚的RATAN(拉坦)-600射电望远镜,接收到一个波长为2,7CM的强无线电信号,信号强度估计为0.75央斯基。接收到信号的具体时间是,18时01分15.65秒(恒星时)。
根据推算,RATAN-600接收到的信号位于武仙座,距离地球约95光年的一颗恒星系中发出,如此远的距离,信号经过衰减,地球还能收到相对强烈的信号,如果是地外文明发送的。
红色曲线为实际接收到的原始信号强度,绿色曲线则是假设信号源自恒星HD 164595的话,理论上预期应该接收到的信号强度变化。
尽管吉尔斯特强调,(没有人宣称这个信号是地外文明所为),但不妨碍这条消息被炒成(有生之年系列的超级大新闻),在公众号或者朋友圈里吸引大家的眼球。”
坐在一旁的郝秋岩慷慨激昂:“哇塞,我也认为在有生之年能够有如此大的突破,在走不动道的时候,会对我的儿女们说,这是你爸爸耗费毕生的经历,得到的最振奋人心的消息,我发现了外星文明,我见到了外星人。”
米棣狠狠地瞅瞅他,说:“不要得意忘形,你想给自己点颜色?女娲娘娘补了天,剩下块石头是华山......”
郝秋岩带有隐晦地说:“真的,你说的比唱的好听,赶紧学习观测吧,大叔不能陪我们过通宵。”
大叔听出了他的意思,冲他笑笑说:“学会它,拿下它,不是很难。”
又重新扭过头去,接着说:“我们知道,物质都是由正负电子构成,由于正负电子的运动,所有物体都会向外发出电磁波,它们的波长由能量而定。宇宙中就有各种波长的电磁波,包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波等等。
而射电望远镜实际上是无线电波的一部分,由于地球大气层吸收了来自宇宙的大部分电磁波,只有可见光和部分无线电波可以穿透大气层。天文学把这一部分无线电波称为射电波。
射电望远镜可以帮助人类听取宇宙的声音,从而揭晓宇宙奥秘。但相比地球上的信号,射电望远镜接收到的宇宙信号非常微弱。
打个比方,截止目前,即使将地球上所有射电望远镜接收到的信号能量加起来,仍然没有一片树叶掉落在地上的能量大。
这些东西作为博士生,说是你们都懂,但我还是要说,射电望远镜的天线会感应到电磁波,并将感应得到的信号转化为电压信号。由电压信号得到功率大小。这个功率值就是我们记录下来的信息。
实际上,它与卫星电视天线接收器的原理大同小异。”
米棣说:“我俩是本本主义,实践才能出真知。你告诉我们观测上面的知识,也是你这么年来积累的经验;像大叔这样的人,也是在实践中锤炼出来的。”
大叔听到这样的话感到很受用,眉开眼笑的。他让米棣换到自己的位置,手把手地教。
接收器上,出现了各种强弱不同的天体信息。
他俩在想,大叔应该是个没在教育界站住脚的人,对这件事似乎耿耿于怀。如今抓到两个对知识渴望极强的年轻人,想把自己知道的一切东西全都塞给他们。
大叔不厌其烦地说着,他俩也不厌其烦地听着。
“射电望远镜具有两个基本指标,第一是分辨率,它反映的是区分两个天球上,彼此靠近的射电点源的能力;与波长成正比,与望远镜的口径D成反比。第二个是灵敏度,它反映的是探测微弱射电源的能力,与接收面积成正比;一般来说,分辨率与口径成正比,因此,想要射电望远镜有高分辨率,必须对应很小的口径。
但是有得必有失,若口径很小,接收有效面积也会很小,就会导致低灵敏度。
可见,高分辨率与高灵敏度似乎是个矛盾的概念,而英国赖尔综合孔径射电望远镜就解决了这个问题。它用两地望远镜之间的直线(基线)长度,来代替真实孔径,实现了空间分辨率与灵敏度指标的分离,极大低提高了射电望远镜的空间分辨率。”
他俩洗耳恭听,一个说声“哦”,一个说声“是是是”,好个极富敏而好学的天文观测态度。
大叔说:“宇宙在刚刚诞生之初啊,温度、能量特别的高,以至于电子和质子都是处于游离状态,也就是等离子状态,所以这个时候的宇宙就像一锅浓浓的等离子烫,光子在这种环境中无法长程传播的,因为它会不断的被碰撞,就像太阳此时的情形一样。
那么随着宇宙的暴涨,温度逐渐地降低,直至降至质子和电子可以结合成中性的原子,也就是最简单的氢原子时,光子便自由了,这时它就可以脱离这个囚禁的牢笼,成为创世后的第一缕光——宇宙微波背景辐射。那么温度降至可以让质子电子结合的时间......
不知不觉间来到了深夜,大叔也已经哈欠连连。
今夜无眠,这里的夜晚能看到很多星星。星星为你闪烁。整个星空为你闪烁。
宇宙背景辐射(CNB)是一个令人着迷的现象,它揭示了宇宙的早期状态。
CNB的温度在各个方向上都是2.73开尔文,这种各向同性让人不禁好奇,宇宙是如何在如此精确的温度下达到平衡的。
射电天体物理。射电波段是电磁波谱中的一部分,波长范围从1mm到1m,对应频率范围从300GHZ到300MHZ。相比于可见光和X射线等其它波段,射电波能穿透尘埃和星际介质,因此能够提供更多关于宇宙的信息。用各种类型射电望远镜获得的天体射电的信息,是研究社电源的物理状态、化学组成和辐射—能源机制的实测依据。
想象一下,宇宙大爆炸后,形成了一杯水,水中的温度应该是随机的。经过一段时间后,整杯水的温度应该会达成一致。
但奇怪的是,我们发现这个时间还不够,光从水杯的一边传递到另一边。那么,为什么整杯水的温度会一致呢?恒星所发出的辐射无法改变背景辐射。
即使在没有物质粒子存在的地方,宇宙背景辐射依然稳定地存在,不会因为区域的改变而发生变化。宇宙现在处于膨胀阶段,能量守恒,单位体积的空间中能量越来越少......”
在他俩含蓄的劝说下,大叔带着睡意休息去了。
时间在滴答滴答中经过,望向白炽灯灯光下的米棣,正一丝不苟地在屏幕上巡查着宇宙深空。
郝秋岩坐在旁边陪着他,不免上下眼皮开始打架,强打着精。
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