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观天四百年 我们是如何一步步看清宇宙的?

来源:光明网2026-04-14 10:03

  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。

观天四百年 我们是如何一步步看清宇宙的?

  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)

[ 责编:武玥彤 ]
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