光、辐射与电磁波谱

无线电波

/ RAY-dee-oh /

把你最爱的歌曲送到车载收音机里的,正是同一种光,它也承载着天文学中一些最重要的讯息。无线电波是波长最长、频率最低、能量最低的一种光,波长从约一毫米一直到许多米甚至数千米。因为它们不可见又能量低,人们很容易忘了它们也是光,但它们不过是同一条电磁波谱(也包含我们能看见的颜色)最温柔的那一端。

在宇宙中,无线电波主要有两种产生方式。低温气体可以发出特定的射电谱线——最著名的是中性氢的21厘米谱线,它让我们能绘制充满银河系的冷气体分布、追踪它如何旋转。另外,在磁场中盘旋的高速电子会产生一种平滑的、非热的射电辉光,叫同步辐射,可在爆发的恒星、黑洞喷出的喷流以及整个射电星系中看到。由于波长很长,无线电波能轻易穿过挡住可见光的尘埃云,揭示出光学望远镜看不到的地方。

射电天文学有它自身的挑战与成就。波长长意味着单口天线给出的图像模糊,于是天文学家把横跨各大洲的许多天线联成一架巨大的虚拟望远镜(干涉测量),以获得清晰的细节——正是这一技术拍出了第一张黑洞阴影的图像。无线电波还能穿过地球大气和云层,因此射电望远镜几乎在任何天气下都能昼夜工作。开创性的宇宙微波背景——大爆炸残留的余晖——的发现,就是在射电/微波波段做出的。

把21厘米氢谱线在天空中绘制一遍,你就能看到我们自己星系的旋臂以冷气体的形式勾勒出来,尽管尘埃在可见光里把它们藏了起来。把一组射电天线对准一个遥远星系,你就能看到一束等离子体喷流从其核心的黑洞中喷涌而出。

无线电波揭示冷气体和磁化喷流——这些是光学望远镜看不到的东西。

无线电波不是声音。它们是光。收音机把无线电光转换成电信号,扬声器再把电信号变成声音——但在空间中传播的那个波是电磁波,不是声波。

又称
radio band射电電波