對天文觀測來說,地球大氣層有兩個「窗口」:一個是可見光窗口,人類千百年來都是透過這個窗口觀測宇宙;另一個是無線電窗口,上世紀30年代,無線電天文學先驅卡爾·央斯基偶然發現了銀河系中心的訊號,射電天文學的大幕由此拉開。
無線電波,波長相對較長,可以很容易地通過宇宙中的氣體和灰塵,然後可以傳播得很遠,所以我們使用射電望遠鏡,可以觀察到其他波段下難以觀測的宇宙深空。
在人類探索宇宙的歷程中,射電望遠鏡一直是我們的得力工具。它是一種利用無線電波來觀測天體的設備,工作原理類似於雷達,它透過接收天體發出的無線電波,並將其轉化為可觀測的訊號,可以探測到遙遠的星系、恆星、行星和其他天體發出的射電訊號。隨著技術的不斷進步,射電望遠鏡的口徑越來越大,靈敏度也越來越高。
在射電望遠鏡的發展史上,有一架望遠鏡不得不提,那就是美國「天眼」阿雷西博望遠鏡。
阿雷西博射電望遠鏡位於美國海外領地波多黎各的阿雷西博,1963年建成,建造成本約2.6億美元,這在當時來說可謂是大手筆。阿雷西博望遠鏡的天線口徑建成之初為305米,1974年擴建成350米,在中國500米口徑球面射電望遠鏡2016年9月建成前,它是世界最大的單口徑射電望遠鏡。
半個多世紀以來,阿雷西博望遠鏡取得了許多成績,在電波天文學上發揮了重要作用。 1967年,天文物理學家約瑟琳·貝爾用它首次發現了脈衝星。脈衝星是一種旋轉的中子星,因不斷發出電磁脈衝訊號而得名。 1974年普林斯頓大學物理學家拉塞爾·赫爾斯和約瑟夫·泰勒使用它發現的雙脈衝星證明了重力波的存在。
1974年,為了慶祝阿雷西博射電望遠鏡擴建成功,天文學家用這台望遠鏡向距離地球2.5萬光年的球狀星團M13發送了無線電報,被稱為"阿雷西博信息",向其他星球展示地球文明。這段訊息由1679個二進制數字組成,如果接收訊號的外星文明能夠正確解讀,可以得到有關人類DNA以及太陽系構成的資訊。
然而,美國「天眼」阿雷西博望遠鏡如今卻淪為垃圾場。由於多年來缺乏維護和資金支持,阿雷西博望遠鏡的狀況逐漸惡化,故障頻繁。 2020 年12月,阿雷西博望遠鏡發生了嚴重的事故,其主反射面發生坍塌,導致該望遠鏡徹底廢棄。經過三年的風吹雨打,那裡現在已經完全淪為垃圾場。
相較之下,中國「天眼」則已崛起成為世界領先的電波天文觀測設施之一。
中國「天眼」即500公尺口徑球狀電波望遠鏡FAST ,位於中國貴州省平塘縣。與阿雷西博望遠鏡相比,中國天眼在口徑上更具優勢。自投入使用以來,中國天眼發現的脈衝星數量已超過740顆,是同時期國際上所有其他電波望遠鏡發現脈衝星總數的3倍以上。
FAST的高靈敏度和大口徑使得它能夠探測到更遠、更弱的射電訊號,為我們深入了解宇宙提供了重要的數據。 FAST不僅推動了中國射電天文學的發展,也為全球射電天文研究做出了重要貢獻。它的建成和使用,標誌著中國在射電天文學領域達到了世界領先水平。
雖然美國「天眼」阿雷西博望遠鏡已經淪為垃圾場,但它曾經也輝煌過!阿雷西博望遠鏡與中國的天眼FAST代表了電波望遠鏡發展的兩個不同階段。阿雷西博望遠鏡作為歷史悠久的射電望遠鏡,見證了射電天文學的崛起和發展;而中國的天眼FAST則展示了當代射電望遠鏡技術的最新成果。
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