观天四百年 我们是如何一步步看清宇宙的？

  从伽利略第一次把望远镜对准天空，到今天中国天眼FAST捕捉宇宙最微弱的脉动，人类真正用科学的眼睛看清宇宙，不过四百多年。4月11日，国家科技传播中心学术发展讲堂射电天文技术专场开播，中国科学院国家天文台副台长、“中国天眼”总工程师姜鹏以《“中国天眼”：看见宇宙边缘》为题，回顾了射电天文学的发展脉络。

  “四百多年前，伽利略用一台放大倍率只有3.3倍的简陋望远镜，开启了近代天文学。他看到月球上布满环形山，发现银河系是由无数恒星组成的星河，更关键的是，他看到有天体围绕木星旋转，直接动摇了地心说。”姜鹏介绍，在那之后，人类依靠光学望远镜不断拓展视野。

  让天文学真正走向辉煌的，是哈勃空间望远镜的发射升空，人类曾经设想的许多天文现象，都被实际观测所证实。“比如超新星爆炸、引力透镜效应。更为知名的，是哈勃超深场图像，它揭示了数以千计的前所未见的星系。”姜鹏说。

  光学波段之所以在早期天文学中占据核心地位，源于三个巧合：第一，厚厚的大气层在光学波段是完全透明的；第二，恒星这类天体在光学波段发出的能量最强，比如太阳的辐射峰值就落在可见光波段；第三，人类的眼睛，恰巧在这个波段具备感知能力。但宇宙远比我们想象的丰富，大气层还有另一个完全透明的波段——无线电波段。在这一波段的探索，催生了射电天文学。

  姜鹏介绍，射电天文的诞生，源于一次意外。

  1931年，贝尔实验室的青年工程师卡尔·央斯基被分派了一个工作：研究无线电通信受雷电干扰情况。为此，他制作了一架奇形怪状的天线。天线开始工作后，央斯基把接收到的噪声分成三类：近距离雷暴、远距离雷暴与稳定却来历不明的信号。经过一年多观测，他发现第三类信号每隔一昼夜出现一次最强与最弱；且当天线扫过银河系平面时，每20分钟出现一次最大值，随后约两小时从近南转移到西南。于是他大胆推断：这些信号来自地球之外。

  1932年12月，央斯基在《无线电工程师学会学报》发表论文，宣称第三类信号来自太阳。然而随着数据积累，他发现信号最强位置越来越偏离太阳，周期也并非严格的24小时，而是23小时56分4秒，这个数字恰好对应“恒星日”，而非“太阳日”。在朋友的提示下，央斯基恍然大悟：信号并非来自太阳，而是来自银河系中心。

  就这样，当时年仅27岁的央斯基开创了射电天文学这个前途无限的天文学分支。“央斯基的旋转木马”成为世界上第一台射电望远镜，被列入20世纪30年代的20大发明之一。央斯基也因此成为“射电天文学之父”。

  而后，另一位无线电工程师——格罗特·雷伯在自家后院建造了直径9米的抛物面射电望远镜。这是世界上第二台射电望远镜，也是首个用于天文观测的抛物面天线设备。

  从此，人类拥有了观测宇宙的第二双“眼睛”。

  姜鹏表示，射电天文学的每一次重大发现，都离不开设备的迭代升级。天文学是一门观测科学，设备的发展直接决定了科学的边界。更大的口径，意味着更大的受光面积、更强的弱信号探测能力。这也是建造“中国天眼”FAST的原因。

  从肉眼观星，到光学望远镜，再到射电天文打开全新窗口，人类探索宇宙的历史，是一部不断制造更强观测工具的历史。而“中国天眼”FAST，正是人类射电天文领域迄今为止最强大的观测设备，它把人类的视野，推向了宇宙更深处。（记者 蔡琳）