射电望远镜的五项重大天文学发现

简介:射电望远镜用于观测太空中的无线电波。自其发明以来,天文学上有许多重大发现,列举5例如下:进行小行星成像、双星脉冲星和毫秒脉冲星的发现、系外行星、水星轨道、21厘米氢线。

发明射电望远镜以来,科学家有了许多重大的发现。这里我们列出了5项惊人的射电望远镜发现。

什么是射电天文学?

射电望远镜使从太空观察无线电波成为可能。它的工作原理与光学望远镜类似,只是反射的不是可见光,而是无线电波。无线电波和微波的波长也比可见光长,天文学家利用这些波长来收集物体发射无线电的频率、功率和时间等数据。反过来,这也使他们能够推断出用光学望远镜无法获得的太空信息。

阿雷西博天文台的飞机视图

国家科学基金会

世界上最大的射电望远镜是位于波多黎各阿雷西博的阿雷西博望远镜。尽管射电望远镜从20世纪30年代就开始使用了,但阿雷西博自1960年才开始在天文学发现中发挥重要作用。由康奈尔大学开发和操作的射电望远镜现在是非常有价值的工具,用于观察我们用普通望远镜无法看到的物体。

自从发明了射电望远镜,科学家们就有了重大的发现。这里我们列出了5项惊人的射电望远镜发现。

小行星与射电望远镜成像

1989年,阿雷西博望远镜发现了一颗名为“4769卡斯塔利亚”的小行星。早在射电望远镜发现小行星之前,科学家们就已经发现了小行星,但这是科学家们第一次使用技术来绘制小行星的图像。多亏了雷达成像技术,斯科特·哈德森和史蒂文·奥斯特罗得以建立花生形状的卡斯塔利亚的三维模型。

现代的射电望远镜可以获得很多成像细节,而两台望远镜可以配对,从而得到更多的细节。使用一架望远镜发射和另一架望远镜接收可以得到比一架望远镜多得多的细节,这是一项无价的技术,可以获得近距离、缓慢旋转的小行星的雷达图像。

这三张近地小行星2003 SD220的雷达图像是由美国宇航局在戈德斯通深空通信中心的230英尺(70米)天线和美国国家科学基金会(NSF)在西弗吉尼亚州330英尺(100米)的格林班克望远镜协同观测得到的。

美国航天局/加州理工学院喷气推进实验室/戈德斯通太阳系雷达/美国国家科学基金会/GBO

脉冲双星和毫秒脉冲星的发现

1974年,拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒利用射电望远镜发现了脉冲星,这也是他们获得1993年诺贝尔物理学奖的原因。

双星脉冲星是指附近有白矮星或中子星的脉冲星,它们围绕脉冲星运行以平衡脉冲星的质量和引力方向。

毫秒脉冲星是自转周期非常快的中子星。

天文学家正在把遍布银河系的脉冲星当作一个巨大的科学仪器,用来直接探测爱因斯坦广义相对论预言的引力波。

系外行星

1992年1月9日,天文学家亚历克斯·沃尔兹森和戴尔·福莱尔发现了系外行星,它们围绕着一颗名为PSR 1257+12的脉冲星运行。和这个列表上的大多数发现一样,它发生在波多黎各的阿雷西博天文台。系外行星是存在于太阳系之外的行星。这些被发现的系外行星大约是我们的行星的四倍大,它们围绕脉冲星的分布比例与水星、金星和地球围绕太阳的分布比例非常相似。

系外行星是一个相对较新的词,用来描述绕着太阳以外的恒星运行的行星体。这个词是太阳系外行星的集合词。天文学家认为这些行星是围绕上述脉冲星运行的,脉冲星距处女座大约有2300光年。最里面的行星公转周期为67天,最外面的为98天。有可能存在第三颗行星,它离脉冲星更远,公转周期大约为360天。

水星的轨道

戈登·佩滕吉尔利用阿雷西博望远镜提出了一个关于水星旋转的理论。1964年,佩滕吉尔利用射电望远镜推理,得知水星的真正公转周期是59天。此前人们认为水星的公转周期为88个地球日,这一发现开启了水星的新研究。人们发现,水星每绕太阳转两周,就会自转三周。

信使号第一次飞近探测水星的彩色增强图像。

21厘米氢线

这条长21厘米的氢线是由爱德华·珀塞尔和哈罗德·埃文在1951年发现并观测到的,从那时起射电天文学家就一直在确定银河系中的中性氢的位置。21cm氢线有助于天文学家确定银河系中的氢的位置,使银河系的螺旋结构得以出版。

艺术家所想象的银河系 尼克·瑞森格

假设氢原子在整个星系中均匀分布,那么穿过星系的每一条视线都会显示一条氢线。每条氢线之间唯一的区别就是多普勒频移。由此,我们可以计算出银河系每一部分的相对速度。用21厘米的氢线计算出银河系的自转曲线,然后就可以利用自传曲线和速度来确定地球到银河系内某一点的距离。

作者: Tim Trott

FY: Suda

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