- 关于射电望远镜的问题,说能看到一百亿光年以外的星体,想问一句,射电的速冻超过光了吗
- “天眼”射电望远镜能成像吗
- 当初的世界“天眼”射电望远镜,为何如今却像个“废弃垃圾场”
- 望远镜能看多远
- 射电望远镜有什么作用
关于射电望远镜的问题,说能看到一百亿光年以外的星体,想问一句,射电的速冻超过光了吗
首先说明,我不是博士,只是一名初中物理教师.
射电望远镜接收到的是遥远星系发射的不可见光,如X射线或γ射线什么的,这些射线也和光一样,属于电磁波,它们的速度和光速相同,都是30万千米每秒(真空中).
由于星系非常遥远,所以当我们看到100亿光年远处的星系时,其实我们看到的是这些星系在100亿年前的模样,因为这些光线是星系在100亿年前发射出来的,经过了漫长的100亿年,才到达地球,被射电望远镜观察到.
这就好象我们听远处的一个人放炮竹,由于距离比较远(如在3400米外,假设在这个距离上我们能听到声音),当我们听到炮竹的响声时,实际上已经过去了10秒钟.
“天眼”射电望远镜能成像吗
应该是可以,但是与手机成像原理不大一样,复杂很多倍,想要收集宇宙中微弱的电磁信号,聚集起来形成一定的物像谈何容易。
我国天眼口径500多米,像一口大锅,经过精确计算,各反射面可以将射电信号(电磁波)反射到中部的“天线”,经过这样的聚集,然后再将信号放大,最后才可能在显示器上显示出物像。而也因为射电新号传播数万数亿光年后已经十分微弱,生成的物像并不是我们日常见到的清晰的物像、是骡子是马一目了然。射电望远镜中还设置有专门的探测器,捕捉宇宙中某些频段的电磁波,最后经过处理数种物像合成为一张图像。然而这样还不是清晰的物像,还要除去各种信号的干扰。
遥远的宇宙中分布着很多巨大的天体,它们有的十分明亮,射出的电磁波比较容易被捕捉,而宇宙中并不是空无一物的,遍布气体、尘埃组成的星云,电磁波在穿行的过程中会经过层层衰减,到最后已经非常微弱了,直接研究的话会比较困难,但是根据万有引力、相对论等理论基础,可以通过研究某处的恒星、星云运动规律来研究宇宙间物质的分布。
·这也是为什么人类不能知道遥远宇宙中正在发生的事情,各类观测设备测得的信号,都已经在在宇宙中传播了数万数亿数十亿年,探测器测得的数据,其实已经是若干年前宇宙某处发生的事情,在人类观测到之后,已经又是另一回事了。射电望远镜的工作原理也是非常复杂的,本文只是简单叙述了一些难度。
当初的世界“天眼”射电望远镜,为何如今却像个“废弃垃圾场”
说起“天眼”,现在很多人都可能想到的是位于我国贵州省的射电望远镜FAST,FAST射电望远镜由天文学家南仁东于1994年提出构想,历时22年建成,于2016年9月25日落成启用,这个射电望远镜是由科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权的射电望远镜,其口径达到500米,是目前世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。
但在我国之前,实际上欧美一些国家早就建设了一些射电望远镜,其中全球最早的一个射电望远镜是位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜,其直径达305米,于1963年建成投入使用,这个射电望远镜建成之后,在2016年之前一直是全球范围内球面口径最大的射电望远镜。
阿雷西博射电望远镜的建成为人类探索外太空提供了有力工具,利用阿雷西博射电望远镜,人类在外太空探索方面取得了不少喜人的成果,比如1974年,泰勒和赫尔斯利用阿雷西博射电望远镜发现第一个射电脉冲双星系统PSR191316。泰勒教授利用阿雷西博射电望远镜进行上千次的观测,获得这颗脉冲星20年的轨道周期值,证明观测结果与广义相对论计算结果符合得很好,终于证实了引力波的存在。泰勒和赫尔斯一起荣获1993年诺贝尔物理学奖。
再比如991年,天文学家沃斯赞和弗雷尔用这个望远镜发现毫秒脉冲星PSR125712的行星系统,又一次轰动科学界。
但除了上面我们所提到这两个事情之外,阿雷西博射电望远镜没有取得太多的成绩。
而在2016年射电望远镜发射的正式投入使用之后,阿雷西博射电望远镜也开始逐渐被遗忘,甚至被抛弃。
目前阿雷西博射电望远镜并不太乐观,从各种影像录像来看,阿雷西博射电望远镜已经锈迹斑斑,很多地方都布满了灰尘,有些地方已经出现损坏,看起来已经很久没有人维护了,所以从远的地方看过去,阿雷西博射电望远镜更像是一个垃圾场一样。
那为何曾经的世界第一射电望远镜会落到今天这般田地呢?我觉得主要有几个方面的原因:
在阿雷西博射电望远镜之后,全球很多国家也建了其他射电望远镜,比如的FAST射电望远镜;比如位于美国新墨西哥州的甚大阵列(VLA);位于俄罗斯北高加索地区的RATAN-600;位于美国西弗吉尼亚州的罗伯特·伯德绿岸望远镜;位于德国波恩的埃菲尔斯伯格射电望远镜;英国曼彻斯特大学的洛弗尔射电望远镜;位于上海的天马望射电望远镜。
这些射电望远镜建成时间比阿雷西博射电望远镜射得更晚,而且分布在全球各地,这样全球各国的科学家就不用老远的跑到波多黎各去,这样就减少了阿雷西博射电望远镜的使用频率。
虽然阿雷西博射电望远镜的口径非常大,达到350米,但是因为它建的时间比较早,所以技术相对比较落后,而且阿雷西博射电望远镜是一个固定望远镜,只能观察一个方向,这是非常有局限性的。
而在阿雷西博射电望远镜之后,新建的很多射电望远镜技术和灵活性都要比阿雷西博射电望远镜更好。
比如的FAST的射电望远镜是世界上最灵敏的探测器之一,天眼可以“听见”距离地球130亿光年外的射电信号,而据透露,天眼的先进程度至少是阿雷西博的20倍以上。
正因为天眼技术比较先进,所以它取得的成就也是非常喜人的,在试运营期间,天眼就新发现了6颗脉冲星,其后,在12月又新发现了3颗脉冲星,截至2020年3月23日,已发现并认证的脉冲星就已经达到了114颗。
再比如美国的甚大阵列(VLA),它由27台25米口径的射电望远镜排成Y字型,是世界上最大的综合孔径射电望远镜,人们可以通过铁轨移动单个望远镜,来改变望远镜间的距离,从而构成不同的阵型来满足不同的观测需要。
也正因为阿雷西博射电望远镜技术相对比较落后,观测方向存在有很大的局限性,所以被其他射电望远镜替代也是不可避免的。
作为曾经全球第一大射电望远镜,阿雷西博射电望远镜的维护成本是非常高昂的,阿雷西博自建成后到2011年为止一直由美国康奈尔大学负责管理和运行,此后由中佛罗里达大学、杨企业和波多黎各城市大学根据与美国国家科学基金会的合作协议管理和营运,阿雷西博天文台每年运行费用大约为1200万美元。
这个经费之前主要由美国国家科学基金会(NSF , National Science Foundation)负责支出,但在2016年5月23日,NSF发表了声明稿,称这座天文台可能对环境造成了巨大的影响,然后开始停止拨款,也正因为经费短缺,没有人维护,所以阿雷西博射电望远镜就开始慢慢被废弃了。
综合以上各项因素之后,阿雷西博射电望远镜技术比较落后,成绩一般般,再加上维护费比较高,所以美国没有必要花大量的资金去维护这样一个射电望远镜,所以干脆就直接放弃了。
望远镜能看多远
望远镜能够观察的距离主要由两个因素决定:望远镜镜头的口径和放大倍数。一般来说,望远镜口径越大,其观察距离越远。放大倍数也会影响观察距离,但是过高的放大倍数会导致图像模糊和失真。
射电望远镜有什么作用
射电望远镜(radio telescope)是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备,可以测量天电的强度、频谱及偏振等量.包括收集射电波的定向天线,放大射电信号的高灵敏度接收机,信息记录﹑处理和显示系统等.2012年10月28日,亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成.这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四,能够观测100多亿光年以外的天体,将参与我国探月工程及各项深空探测.
经典射电望远镜[1-2] 的基本原理[3] 是和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点.用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是抛物面.射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不
40m射电望远镜
大于λ/16~λ/10,该望远镜一般就能在波长大于λ的射电波段上有效地工作.对米波或长分米波观测,可以用金属网作镜面;而对厘米波和毫米波观测,则需用光滑精确的金属板(或镀膜)作镜面.从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波,必须达到一定的功率电平,才能为接收机所检测.目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达 10 ─20瓦.射频信号功率首先在焦点处放大10~1﹐000倍﹐并变换成较低频率(中频),然后用电缆将其传送至控制室,在那里再进一步放大﹑检波,最后以适于特定研究的进行记录﹑处理和显示.
天线收集天体的射电辐射,接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式,终端设备把信号记录下来,并按特定的要求进行某些处理然后显示出来.表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度,前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力,后者反映探测微弱射电源的能力.射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度!
射电望远镜是主要接收天电波段辐射的望远镜.射电望远镜的外形差别很大,有固定在地面的单一口径的球面射电望远镜,有能够全方位转动的类似卫星接收天线的射电望远镜,有射电望远镜阵列,还有金属杆制成的射电望远镜!