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收听深空

了解射电望远镜技术如何揭示深空的奥秘,从宇宙扰动到令人叹为观止的甚大阵列。

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1932年,一位贝尔电话实验室的工程师名叫卡尔·扬斯基,正在寻找无线电静电的来源,当时他检测到来自天空某一部分的持续噪声。事实证明,其来源是银河系中心的一些宇宙动荡。没有任何光学望远镜能穿透密不透风的尘埃和气体云。但扬斯基的无线电可以听到正在发生的事情。

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从那时起,天文学家已经证实,了解深空的最佳方法通常是收听其嘶嘶声。而且,已经花费了数亿美元用于开发更雄心勃勃的设备。例如,1963年在波多黎各阿雷西博建造的射电望远镜,横跨一个小山谷,长达1000英尺。有了它,天文学家们听到了烧毁的恒星尸体的快速旋转,并发现了一个不可能的行星家族,它们在一个行星周围宁静地旋转。日本政府最近将一台射电望远镜送入太空,明年美国宇航局将发射另一颗卫星,研究大爆炸时代遗留下来的短波射电波。

然而,没有任何望远镜比1980年竣工的甚大阵列更能激发敬畏之情。它的27个射电天线,每个宽82英尺,像一组被遗弃的外星飞船一样矗立在新墨西哥州的沙漠中。一系列计算机和电子连接将它们连接成一个巨大的望远镜,宽22英里。整个庞大的群体,简称vla,沿着铁轨移动,形成不同的模式,以适应科学家的需求。

该阵列可以将微弱的无线电信号转化为壮观的图像。与光波不同,无线电波足够长——对于本文中的图像来说,大约是一英寸到一码——可以直接跃过星际碎片。虽然光主要来自恒星,但无线电波来自许多种宇宙扰动。通过传统的望远镜观察,来自星系M87的光显示出来的只是一颗模糊的恒星椭圆。一张新的vla图像显示了从该星系中心喷射出的气体双喷流,膨胀出一个充满活力的气体胎盘,宽20万光年。这些喷流源于星系中心的一个致密物体,很可能是一个黑洞,其重量相当于30亿个太阳。

对于这项仍在发展中的技术而言,几乎每一次发现都是一个惊喜。就在最近,甚长基线阵列——由10个匹配的望远镜连接在一起,形成一个有效宽度为5000英里的仪器——让研究人员感到困惑的是,宇宙比以前想象的更小、更年轻。他们只需要继续收听,看看接下来会发生什么。

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