认识宇宙③X射线天文学的开启

    大家好，我是国家天文台的苟利军。上次我们讲到，因为偶然的机会，贝尔实验室的工程师央斯基，发现了来自银河系中心的无线电波，从而为天文学家开启了一个新的宇宙观测的窗口。自此之后，天文学家利用射电望远镜开始观测。

    射电望远镜和光学望远镜类似，也是越做越大。不过因为射电波长要比光学波长大很多，所以射电望远镜的口径也通常要比光学望远镜大很多。到目前为止，最大的单口径射电望远镜当属中国的500米球形望远镜，不过因为它是建在一个洼地之中，所以不能随意指向天空当中的某个方向，只能在地球自转过程当中扫过某些区域。当然，如果把一个大锅放在一个支架上，这样就能够形成随意指向的射电望远镜了。美国的绿岸望远镜就是这种类型当中最大的，口径达到了100米。

    单个望远镜的口径毕竟有限，所以射电天文学家在后来还发展出了干涉技术，将多个小口径的望远镜组成一个阵列，形成一个虚拟的大口径望远镜，从而可以极大的提高望远镜的空间分辨率。去年开展的视界面望远镜计划，就是利用分布于全球不同地方的8个亚毫米波望远镜，通过所谓的干涉技术，最后形成一个口径类似于地球直径的望远镜，对我们银河系中心的黑洞进行首次成像。

    射电天文我们就暂时讲到这里。接下来我们继续天文学当中的另外一个新的观测窗口：X射线天文学的出现。

    之前我们提到，二次世界大战结束之后，因为雷达技术，射电天文得到了极大发展。而在战后，世界力量重新分配，形成了两个超级大国：美国和苏联。因为意识形态的完全不同，以这两个为首的超级大国，展开了一场没有硝烟的全方位的冷战。其中，在空中霸权的争夺上尤为突出，双发都想提早发射人造卫星，对月球、金星等天体进行探测。美国本来准备在1955的国际地质学年会上宣布接下来几年内将发射人造卫星，结果苏联听到消息，抢先几天发布了他们发射人造卫星的计划。而在大约两年之后，苏联人的确做到了。在1957年的10月4号，苏联抢先美国发射了人类历史上的第一个人造卫星。而又在四年之后的1961年4月10日，又将首个宇航员送入太空。这些举动预示着苏联在太空霸权竞争上暂时领先美国。

    为此，美国政府感受到非常大的压力，于是制定了雄心勃勃的阿波罗登月计划。为给登月做准备，美国政府委托一些科学家进行测试，了解月球表面的化学组成。根据之前的猜想，太阳产生的高速粒子，与月球表面岩石相互作用之后，能够产生一些特殊的X射线。当时人们已经知道X射线会被地球大气吸收，所以必须在大气层之外进行观测。科学家们于是通过发射一些小型火箭进行观测，结果很遗憾的是，没有观测到任何来自月球表面的X射线辐射，但是让科学家又很惊喜的是，发现了来自于宇宙天体所产生的X射线。

    这次发现让科学家们意识到，宇宙当中原来还有如此剧烈的活动。因为要产生X射线气体，需要非常高的温度，至少几百万摄氏度，所以X射线通常反映的是宇宙剧烈活动的一面，和之前提到的光学和射电所反映的都完全不一样。同样是偶然的发现，天文学当中的另外一个重要窗口又被开启。

    好了，今天我们就暂时讲到这里，我们下期再见。

    讲述人简介：苟利军，国家天文台研究员，黑洞及其高能爆发现象研究团组负责人。中国科学院大学教授、北京市天文学会副理事长。2012年入选中共中央组织部青年千人计划，2016年获得中国侨界个人贡献奖。

    本期编辑：小怪兽