無線電天文學的誕生 | 科學檔案

科技 05-05

無線電天文學的誕生 | 科學檔案

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主播 | 陽燕

撰文 | 陳娉瑩

責編 | 莫尼

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1933年的今天，《紐約時報》以頭版報道了一個新發現，引起天文學界廣泛的注意。後來人們正是根據這個發現，設計了能夠觀察星體無線電波的射電望遠鏡。因此，這一發現也標誌了無線電天文學的誕生。

這個發現源自於當時貝爾實驗室的一位工程師，卡爾·央斯基（Karl Guthe Jansky）。為了查出干擾無線電通訊的背景雜音來源，他親自設計建造了的一具專門接收20.5 MHz電波的巨大天線。與其他無線電天線不同的是，這具天線被安裝在圓形的轉盤上，可以自由旋轉，因此可以精確地定位出越洋無線電話通訊中，那些雜音信號的方向。

在隨後兩年的精確探測中，央斯基無意中發現，紙帶記錄器記下的信號中有一組持續但來源不明的重複信號。這個信號每天都有一個峰值，因此起初，央斯基懷疑太陽是干擾的來源。然而後續的分析中央斯基卻發現，這個信號的周期並不是準確的24小時，而是23小時56分，且位置離太陽越來越遠。經過分析，與星圖的對比，央斯基確定了這個無線電背景干擾來自銀河中央，位於人馬座方向。

這個發現引起了學界巨大轟動。雖然人們之前根據麥克斯韋方程組知道，光本身也是一種電磁波，但之前從未有人想過星體自身也會發出這樣可探測性的電磁波。

可是，當時處於美國的大蕭條時期，人們溫飽尚不能滿足，科學的發展也自然慢了下來，央斯基也沒能獲得經費繼續研究。

1937年，格羅特·雷伯（Grote Reber）在央斯基發現的基礎上，在自家後院設計建造了一架直徑為9.5米的拋物面碟形無線電望遠鏡。兩年後，他利用這台望遠鏡接收到了來自銀河系中心的無線電波，並根據觀測結果繪製了世界上第一張射電天圖。這些貢獻也讓雷伯成為了無線電天文學的先驅。

二戰後，無線電天文學得到了巨大發展。1946年，物理學家彭奇亞斯（Arno Allan Penzias）和威爾遜（Robert Woodrow Wilson）利用射電望遠鏡發現了宇宙中，大爆炸後產生的宇宙微波背景輻射，為大爆炸理論提供了有力的證據，兩人也因這項天文學上的巨大成就獲得1978年的諾貝爾物理學獎。

1964年，天文學家賴爾（Martin Ryle）和休伊什（Antony Hewish）根據物理學上的衍射原理，提出了射電干涉儀的概念，使人們可以通過多台射電望遠鏡的數據進行計算，得到更高的解析度，繪製更高清的星圖。這個發現使射電望遠鏡的觀測範圍首次超過了光學望遠鏡，人們也因此獲得靈感，建造出射電望遠鏡陣列，以增加觀測的靈敏度，達到望遠鏡所不能達到的高度。1974年，兩人也因此獲得諾貝爾物理學獎。這是諾貝爾獎歷史上首次頒發給天文學發現的物理學獎。

1973年8月，為了紀念央斯基在無線電天文學上做出的巨大貢獻，在國際天文學聯合會第十五次大會上，射電天文小組委員會通過決議，決定使用「央斯基（Jansky）」作為天體射電流量密度的單位，簡寫作「央（Jy）」，並且納入國際物理單位系統。

參考資料：

1.科科史上的今天

2.射電天文學-維基百科

3.射電望遠鏡-維基百科

4.馬丁·賴爾-維基百科

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