夜幕降臨。排成一列的射電望遠(yuǎn)鏡,向夜空的深處發(fā)去詢問(wèn)。抬頭望,這里有北京最美的一片星空,漫天的繁星開始慢慢顯現(xiàn)出來(lái)。
星漢燦爛,有人循光而來(lái)。
晚間10點(diǎn)鐘,滿天的繁星在雷達(dá)的襯托下,銀河也顯得更加神秘。
大叔帶著他倆進(jìn)入觀測(cè)室,打開穹頂。
射電望遠(yuǎn)鏡是通過(guò)天線接收天體的發(fā)射的無(wú)線電波,這些電磁波被收集并聚焦到焦點(diǎn)上。通過(guò)使用探測(cè)器(CCD)將這些光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),然后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理生成數(shù)字圖像或光譜,從而分析天體的成分、距離和運(yùn)動(dòng)等信息。
他倆曉得,雖然在理論上明白,但實(shí)際操作上還是生疏的。
大叔看倆人很是謙虛好學(xué),也樂意去教他們。
斜看了他倆一眼說(shuō):“這些似乎覺得老生常談,看你倆又如此認(rèn)真;即使不拿筆記錄下來(lái),也必須牢記好信號(hào)的規(guī)律。接收到的原始信號(hào)是強(qiáng)弱變化的信號(hào)強(qiáng)度曲線。
比如說(shuō),5月15日,也就是前些天,俄羅斯射電望遠(yuǎn)鏡接收到的信號(hào),這是澤連丘克斯卡亞的RATAN(拉坦)-600射電望遠(yuǎn)鏡,接收到一個(gè)波長(zhǎng)為2,7CM的強(qiáng)無(wú)線電信號(hào),信號(hào)強(qiáng)度估計(jì)為0.75央斯基。接收到信號(hào)的具體時(shí)間是,18時(shí)01分15.65秒(恒星時(shí))。
根據(jù)推算,RATAN-600接收到的信號(hào)位于武仙座,距離地球約95光年的一顆恒星系中發(fā)出,如此遠(yuǎn)的距離,信號(hào)經(jīng)過(guò)衰減,地球還能收到相對(duì)強(qiáng)烈的信號(hào),如果是地外文明發(fā)送的。
紅色曲線為實(shí)際接收到的原始信號(hào)強(qiáng)度,綠色曲線則是假設(shè)信號(hào)源自恒星HD 164595的話,理論上預(yù)期應(yīng)該接收到的信號(hào)強(qiáng)度變化。
盡管吉爾斯特強(qiáng)調(diào),(沒有人宣稱這個(gè)信號(hào)是地外文明所為),但不妨礙這條消息被炒成(有生之年系列的超級(jí)大新聞),在公眾號(hào)或者朋友圈里吸引大家的眼球。”
坐在一旁的郝秋巖慷慨激昂:“哇塞,我也認(rèn)為在有生之年能夠有如此大的突破,在走不動(dòng)道的時(shí)候,會(huì)對(duì)我的兒女們說(shuō),這是你爸爸耗費(fèi)畢生的經(jīng)歷,得到的最振奮人心的消息,我發(fā)現(xiàn)了外星文明,我見到了外星人。”
米棣狠狠地瞅瞅他,說(shuō):“不要得意忘形,你想給自己點(diǎn)顏色?女媧娘娘補(bǔ)了天,剩下塊石頭是華山......”
郝秋巖帶有隱晦地說(shuō):“真的,你說(shuō)的比唱的好聽,趕緊學(xué)習(xí)觀測(cè)吧,大叔不能陪我們過(guò)通宵。”
大叔聽出了他的意思,沖他笑笑說(shuō):“學(xué)會(huì)它,拿下它,不是很難。”
又重新扭過(guò)頭去,接著說(shuō):“我們知道,物質(zhì)都是由正負(fù)電子構(gòu)成,由于正負(fù)電子的運(yùn)動(dòng),所有物體都會(huì)向外發(fā)出電磁波,它們的波長(zhǎng)由能量而定。宇宙中就有各種波長(zhǎng)的電磁波,包括伽馬射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無(wú)線電波等等。
而射電望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上是無(wú)線電波的一部分,由于地球大氣層吸收了來(lái)自宇宙的大部分電磁波,只有可見光和部分無(wú)線電波可以穿透大氣層。天文學(xué)把這一部分無(wú)線電波稱為射電波。
射電望遠(yuǎn)鏡可以幫助人類聽取宇宙的聲音,從而揭曉宇宙奧秘。但相比地球上的信號(hào),射電望遠(yuǎn)鏡接收到的宇宙信號(hào)非常微弱。
打個(gè)比方,截止目前,即使將地球上所有射電望遠(yuǎn)鏡接收到的信號(hào)能量加起來(lái),仍然沒有一片樹葉掉落在地上的能量大。
這些東西作為博士生,說(shuō)是你們都懂,但我還是要說(shuō),射電望遠(yuǎn)鏡的天線會(huì)感應(yīng)到電磁波,并將感應(yīng)得到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。由電壓信號(hào)得到功率大小。這個(gè)功率值就是我們記錄下來(lái)的信息。
實(shí)際上,它與衛(wèi)星電視天線接收器的原理大同小異。”
米棣說(shuō):“我倆是本本主義,實(shí)踐才能出真知。你告訴我們觀測(cè)上面的知識(shí),也是你這么年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn);像大叔這樣的人,也是在實(shí)踐中錘煉出來(lái)的。”
大叔聽到這樣的話感到很受用,眉開眼笑的。他讓米棣換到自己的位置,手把手地教。
接收器上,出現(xiàn)了各種強(qiáng)弱不同的天體信息。
他倆在想,大叔應(yīng)該是個(gè)沒在教育界站住腳的人,對(duì)這件事似乎耿耿于懷。如今抓到兩個(gè)對(duì)知識(shí)渴望極強(qiáng)的年輕人,想把自己知道的一切東西全都塞給他們。
大叔不厭其煩地說(shuō)著,他倆也不厭其煩地聽著。
“射電望遠(yuǎn)鏡具有兩個(gè)基本指標(biāo),第一是分辨率,它反映的是區(qū)分兩個(gè)天球上,彼此靠近的射電點(diǎn)源的能力;與波長(zhǎng)成正比,與望遠(yuǎn)鏡的口徑D成反比。第二個(gè)是靈敏度,它反映的是探測(cè)微弱射電源的能力,與接收面積成正比;一般來(lái)說(shuō),分辨率與口徑成正比,因此,想要射電望遠(yuǎn)鏡有高分辨率,必須對(duì)應(yīng)很小的口徑。
但是有得必有失,若口徑很小,接收有效面積也會(huì)很小,就會(huì)導(dǎo)致低靈敏度。
可見,高分辨率與高靈敏度似乎是個(gè)矛盾的概念,而英國(guó)賴爾綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡就解決了這個(gè)問(wèn)題。它用兩地望遠(yuǎn)鏡之間的直線(基線)長(zhǎng)度,來(lái)代替真實(shí)孔徑,實(shí)現(xiàn)了空間分辨率與靈敏度指標(biāo)的分離,極大低提高了射電望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率。”
他倆洗耳恭聽,一個(gè)說(shuō)聲“哦”,一個(gè)說(shuō)聲“是是是”,好個(gè)極富敏而好學(xué)的天文觀測(cè)態(tài)度。
大叔說(shuō):“宇宙在剛剛誕生之初啊,溫度、能量特別的高,以至于電子和質(zhì)子都是處于游離狀態(tài),也就是等離子狀態(tài),所以這個(gè)時(shí)候的宇宙就像一鍋濃濃的等離子燙,光子在這種環(huán)境中無(wú)法長(zhǎng)程傳播的,因?yàn)樗鼤?huì)不斷的被碰撞,就像太陽(yáng)此時(shí)的情形一樣。
那么隨著宇宙的暴漲,溫度逐漸地降低,直至降至質(zhì)子和電子可以結(jié)合成中性的原子,也就是最簡(jiǎn)單的氫原子時(shí),光子便自由了,這時(shí)它就可以脫離這個(gè)囚禁的牢籠,成為創(chuàng)世后的第一縷光——宇宙微波背景輻射。那么溫度降至可以讓質(zhì)子電子結(jié)合的時(shí)間......
不知不覺間來(lái)到了深夜,大叔也已經(jīng)哈欠連連。
今夜無(wú)眠,這里的夜晚能看到很多星星。星星為你閃爍。整個(gè)星空為你閃爍。
宇宙背景輻射(CNB)是一個(gè)令人著迷的現(xiàn)象,它揭示了宇宙的早期狀態(tài)。
CNB的溫度在各個(gè)方向上都是2.73開爾文,這種各向同性讓人不禁好奇,宇宙是如何在如此精確的溫度下達(dá)到平衡的。
射電天體物理。射電波段是電磁波譜中的一部分,波長(zhǎng)范圍從1mm到1m,對(duì)應(yīng)頻率范圍從300GHZ到300MHZ。相比于可見光和X射線等其它波段,射電波能穿透塵埃和星際介質(zhì),因此能夠提供更多關(guān)于宇宙的信息。用各種類型射電望遠(yuǎn)鏡獲得的天體射電的信息,是研究社電源的物理狀態(tài)、化學(xué)組成和輻射—能源機(jī)制的實(shí)測(cè)依據(jù)。
想象一下,宇宙大爆炸后,形成了一杯水,水中的溫度應(yīng)該是隨機(jī)的。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,整杯水的溫度應(yīng)該會(huì)達(dá)成一致。
但奇怪的是,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)間還不夠,光從水杯的一邊傳遞到另一邊。那么,為什么整杯水的溫度會(huì)一致呢?恒星所發(fā)出的輻射無(wú)法改變背景輻射。
即使在沒有物質(zhì)粒子存在的地方,宇宙背景輻射依然穩(wěn)定地存在,不會(huì)因?yàn)閰^(qū)域的改變而發(fā)生變化。宇宙現(xiàn)在處于膨脹階段,能量守恒,單位體積的空間中能量越來(lái)越少......”
在他倆含蓄的勸說(shuō)下,大叔帶著睡意休息去了。
時(shí)間在滴答滴答中經(jīng)過(guò),望向白熾燈燈光下的米棣,正一絲不茍地在屏幕上巡查著宇宙深空。
郝秋巖坐在旁邊陪著他,不免上下眼皮開始打架,強(qiáng)打著精。