光、輻射與電磁波譜

無線電波

/ RAY-dee-oh /

把你最愛的歌曲送到車載收音機裡的,正是同一種光,它也承載著天文學中一些最重要的訊息。無線電波是波長最長、頻率最低、能量最低的一種光,波長從約一毫米一直到許多米甚至數千米。因為它們不可見又能量低,人們很容易忘了它們也是光,但它們不過是同一條電磁波譜(也包含我們能看見的顏色)最溫柔的那一端。

在宇宙中,無線電波主要有兩種產生方式。低溫氣體可以發出特定的射電譜線——最著名的是中性氫的21厘米譜線,它讓我們能繪製充滿銀河系的冷氣體分布、追蹤它如何旋轉。另外,在磁場中盤旋的高速電子會產生一種平滑的、非熱的射電輝光,叫同步輻射,可在爆發的恆星、黑洞噴出的噴流以及整個射電星系中看到。由於波長很長,無線電波能輕易穿過擋住可見光的塵埃雲,揭示出光學望遠鏡看不到的地方。

射電天文學有它自身的挑戰與成就。波長長意味著單口天線給出的圖像模糊,於是天文學家把橫跨各大洲的許多天線聯成一架巨大的虛擬望遠鏡(干涉測量),以獲得清晰的細節——正是這一技術拍出了第一張黑洞陰影的圖像。無線電波還能穿過地球大氣和雲層,因此射電望遠鏡幾乎在任何天氣下都能晝夜工作。開創性的宇宙微波背景——大爆炸殘留的餘暉——的發現,就是在射電/微波波段做出的。

把21厘米氫譜線在天空中繪製一遍,你就能看到我們自己星系的旋臂以冷氣體的形式勾勒出來,儘管塵埃在可見光裡把它們藏了起來。把一組射電天線對準一個遙遠星系,你就能看到一束等離子體噴流從其核心的黑洞中噴湧而出。

無線電波揭示冷氣體和磁化噴流——這些是光學望遠鏡看不到的東西。

無線電波不是聲音。它們是光。收音機把無線電光轉換成電信號,揚聲器再把電信號變成聲音——但在空間中傳播的那個波是電磁波,不是聲波。

又稱
radio band射电電波