巡天之旅(1)
这是一次视觉革命，一次不断突破视觉极限的传奇之旅，一次延续了400多年的视觉“装备赛”，它对人类思想史的贡献怎么评价都不会过高，而这一切都开始于400多年前的荷兰小镇米德尔堡。1608年10月，小镇眼镜店的工匠汉斯·利珀希制作了最早的望远镜，这件事被远在威尼斯的伽利略获悉后深受启发，于是便动手制作了一架天文望远镜。从1609年末到1610年初，伽利略用他的折射天文望远镜开始了一次前所未有的视觉体验之旅。他发现了木星的4颗卫星，发现了掠过太阳表面的行星大小的黑子和月球上的陨石坑。
光学望远镜的“装备赛”
折射望远镜统治了半个多世纪的天文观测，人们在这段时间里不断通过延长望远镜的焦距来消除影响观测效果的物像变形和物像上恼人的“花边”现象，望远镜因此被做得越来越长。1655年，荷兰科学家惠更斯把他的望远镜做成了接近40米长，望远镜的物镜被吊在一根高高的桅杆上，目镜则用一根绳子与物镜相连，这样做虽然提高了观测质量，但操作起来很不方便。
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1668年，牛顿制作出了第一架反射望远镜。这时人们意识到，物镜的口径越大，收集到的光线就越多，分辨率也越高。于是，望远镜开始变得越来越“胖”，而不是越来越长了。到了18世纪末和19世纪中叶，大口径望远镜日益兴盛，其制作的代表人物是英国天文学家威廉·赫歇尔和罗斯伯爵。1789年，赫歇尔制作了一架口径为1.22米的大望远镜，他用这架反射望远镜发现了土卫一和土卫二。1845年，罗斯伯爵制作了一架当时最大的望远镜，这个庞然大物重3.6吨，口径1.84米，镜筒长达17米。罗斯伯爵用它发现了第一个旋涡状星云，还看到了“蟹状星云”内的纤维状结构。
然而望远镜的镜片越大，望远镜就越笨重，承载系统变得巨大无比且费用高昂，这个问题直到近现代电子计算机辅助观测技术和多镜片拼嵌技术的逐步应用才得到了巧妙的解决。人们使用多镜片组合方式，在镜片背面安装活动支撑系统，利用升降装置使镜片保持正确的形状，于是光学望远镜才真正进入到了巨镜时代，由此诞生了功勋卓著的凯克望远镜、昴星团望远镜、大双筒望远镜、大麦哲伦望远镜等世界顶级巨镜。地面望远镜的“装备赛”至此又进入到了一个全新的阶段。
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红外目光下的星空世界
天体除了发出可见光之外，还发出多种人类的眼睛看不见的光，包括射电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等。现在，人类已经掌握了在各种“不可见”波段上全面观测宇宙的技术。1962年，美国天体物理学家莱曼·斯皮策主持设计了一个用紫外线观测宇宙的太空天文台，这就是1972年8月发射的“哥白尼”卫星，它携带的紫外线望远镜对宇宙进行了成功的观测。斯皮策提出并实践了将望远镜送入太空的设想，他被认为是20世纪最有影响力的科学家之一。
2003年8月25日，一架名为“空间红外望远镜设备”的太空望远镜被德尔塔2型火箭发射升空。12月8日，为了纪念斯皮策在太空望远镜方面的开创性贡献，美国宇航局将这架发射成功的红外太空望远镜命名为“斯皮策”。
“斯皮策”太空望远镜主镜口径0.85米，它的红外“眼睛”能透视遥远星系中被尘埃遮挡的中心地带。它发回的第一批图像包括一个距地球1200万光年的旋涡星系M81，它在红外波段上反映出来的丰富细节令科学家们大为惊讶。在一个远离地球30亿光年的星系中，“斯皮策”还发现了有机分子，它们是生命存在的基石。
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在红外波段，恒星与行星的光谱特征明显不同，所以“斯皮策”可以相对容易地研究太阳系以外其他恒星周围的行星。2007年3月，“斯皮策”首次捕捉到来自两颗系外行星的“足够多的光”，从而帮助科学家确定了其中的一颗——HD189733b的大气中有水和甲烷。“斯皮策”还在对彗星和柯伊伯带天体的观测中大显身手。2005年，它观测了“深度撞击号”探测器释放的撞击器撞击“坦普尔一号”彗星后产生的喷出物，证明彗星是由行星系统形成之初的物质简单凝结而成的。2007年，它捕捉到“施瓦斯曼瓦茨曼三号”彗星在靠近太阳时因彗核的持续碎裂而留下的由碎屑和尘埃构成的轨迹，这是此前人类从未曾见过的现象，科学家们从中了解了彗星破碎的详细过程。
“斯皮策”主要工作在近红外和中红外波段上，波长范围为3～180微米，而另一架红外太空望远镜“赫歇尔”则是一架远红外太空望远镜，它于2009年5月发射升空，其主镜口径3.5米，大约相当于“斯皮策”口径的4倍，其强大的功能足以使它收集到来自宇宙深空中的由极寒冷和极遥远的天体发出的辐射。“赫歇尔”是红外天文学的新一代利器。
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透过X射线看宇宙
在宇宙中，有些双星发射强烈的X射线，它们被称为X射线双星，这种双星多由一颗普通恒星和一颗致密星，如中子星和黑洞组成。由于致密星强大的引力，邻近普通恒星中的物质被致密星拉了出来并落入致密星，这个过程被称为“吸积”。“吸积”使物质达到极高的温度并产生X射线辐射，双星系统也因此成了X射线源。吸积活动也存在于大质量黑洞的周围，它使星系的核心部分变得极其明亮，人们可以通过观测这些“活动星系核”的X射线辐射来研究黑洞周围的气体活动。
星系或星系团之间充满着大量发射X射线的气体，科学家认为，星系团中存在着大量的暗物质，它们往往与高温气体共存，所以研究其中的X射线辐射对研究暗物质的性质具有重大意义。
超新星遗迹是宇宙中重要的X射线源，这些遗迹在下一代星球诞生的过程中被吸收而变成新的恒星和行星的一部分，其中的元素，如碳、氧、铁等是人们研究宇宙物质的重要内容，因此超新星遗迹也是天文学家们非常感兴趣的宇宙X射线源。
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X射线是我们的肉眼看不见的一种电磁辐射，它在天文学领域的真正应用开始于20世纪60年代。到了1999年，天文学家们迎来了X射线天文学的辉煌时期，一架人类史上造价最高的太空巨镜——“钱德拉”X射线太空望远镜被“哥伦比亚”号航天飞机送上了轨道，它给现代天文学带来了全新的视野。
“钱德拉”包括四台套筒式掠射主镜，每台口径1.2米，它的升空使人们看到了此前未曾一见的宇宙X射线景观。科学家们曾用“钱德拉”观测到了船底座两个星系团碰撞融合的景象，发现了暗物质确实存在的证据。2004年5月，科学家宣布说，他们用“钱德拉”对远近不等的26个星系群作了X射线观测，然后用观测到的数据对宇宙中的暗能量问题进行了研究，结果发现，60亿年前，宇宙在重力的控制下其膨胀的速度是在逐渐减速的，但此后，神秘的暗能量接替重力控制了宇宙，宇宙又开始转入加速膨胀的状态。
在X射线和可见光之间还有紫外线波段，这个波段的望远镜研究的第一个对象是太阳，后发, 百拇医药(张唯诚)
光学望远镜的“装备赛”
折射望远镜统治了半个多世纪的天文观测，人们在这段时间里不断通过延长望远镜的焦距来消除影响观测效果的物像变形和物像上恼人的“花边”现象，望远镜因此被做得越来越长。1655年，荷兰科学家惠更斯把他的望远镜做成了接近40米长，望远镜的物镜被吊在一根高高的桅杆上，目镜则用一根绳子与物镜相连，这样做虽然提高了观测质量，但操作起来很不方便。
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1668年，牛顿制作出了第一架反射望远镜。这时人们意识到，物镜的口径越大，收集到的光线就越多，分辨率也越高。于是，望远镜开始变得越来越“胖”，而不是越来越长了。到了18世纪末和19世纪中叶，大口径望远镜日益兴盛，其制作的代表人物是英国天文学家威廉·赫歇尔和罗斯伯爵。1789年，赫歇尔制作了一架口径为1.22米的大望远镜，他用这架反射望远镜发现了土卫一和土卫二。1845年，罗斯伯爵制作了一架当时最大的望远镜，这个庞然大物重3.6吨，口径1.84米，镜筒长达17米。罗斯伯爵用它发现了第一个旋涡状星云，还看到了“蟹状星云”内的纤维状结构。
然而望远镜的镜片越大，望远镜就越笨重，承载系统变得巨大无比且费用高昂，这个问题直到近现代电子计算机辅助观测技术和多镜片拼嵌技术的逐步应用才得到了巧妙的解决。人们使用多镜片组合方式，在镜片背面安装活动支撑系统，利用升降装置使镜片保持正确的形状，于是光学望远镜才真正进入到了巨镜时代，由此诞生了功勋卓著的凯克望远镜、昴星团望远镜、大双筒望远镜、大麦哲伦望远镜等世界顶级巨镜。地面望远镜的“装备赛”至此又进入到了一个全新的阶段。
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红外目光下的星空世界
天体除了发出可见光之外，还发出多种人类的眼睛看不见的光，包括射电波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等。现在，人类已经掌握了在各种“不可见”波段上全面观测宇宙的技术。1962年，美国天体物理学家莱曼·斯皮策主持设计了一个用紫外线观测宇宙的太空天文台，这就是1972年8月发射的“哥白尼”卫星，它携带的紫外线望远镜对宇宙进行了成功的观测。斯皮策提出并实践了将望远镜送入太空的设想，他被认为是20世纪最有影响力的科学家之一。
2003年8月25日，一架名为“空间红外望远镜设备”的太空望远镜被德尔塔2型火箭发射升空。12月8日，为了纪念斯皮策在太空望远镜方面的开创性贡献，美国宇航局将这架发射成功的红外太空望远镜命名为“斯皮策”。
“斯皮策”太空望远镜主镜口径0.85米，它的红外“眼睛”能透视遥远星系中被尘埃遮挡的中心地带。它发回的第一批图像包括一个距地球1200万光年的旋涡星系M81，它在红外波段上反映出来的丰富细节令科学家们大为惊讶。在一个远离地球30亿光年的星系中，“斯皮策”还发现了有机分子，它们是生命存在的基石。
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在红外波段，恒星与行星的光谱特征明显不同，所以“斯皮策”可以相对容易地研究太阳系以外其他恒星周围的行星。2007年3月，“斯皮策”首次捕捉到来自两颗系外行星的“足够多的光”，从而帮助科学家确定了其中的一颗——HD189733b的大气中有水和甲烷。“斯皮策”还在对彗星和柯伊伯带天体的观测中大显身手。2005年，它观测了“深度撞击号”探测器释放的撞击器撞击“坦普尔一号”彗星后产生的喷出物，证明彗星是由行星系统形成之初的物质简单凝结而成的。2007年，它捕捉到“施瓦斯曼瓦茨曼三号”彗星在靠近太阳时因彗核的持续碎裂而留下的由碎屑和尘埃构成的轨迹，这是此前人类从未曾见过的现象，科学家们从中了解了彗星破碎的详细过程。
“斯皮策”主要工作在近红外和中红外波段上，波长范围为3～180微米，而另一架红外太空望远镜“赫歇尔”则是一架远红外太空望远镜，它于2009年5月发射升空，其主镜口径3.5米，大约相当于“斯皮策”口径的4倍，其强大的功能足以使它收集到来自宇宙深空中的由极寒冷和极遥远的天体发出的辐射。“赫歇尔”是红外天文学的新一代利器。
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透过X射线看宇宙
在宇宙中，有些双星发射强烈的X射线，它们被称为X射线双星，这种双星多由一颗普通恒星和一颗致密星，如中子星和黑洞组成。由于致密星强大的引力，邻近普通恒星中的物质被致密星拉了出来并落入致密星，这个过程被称为“吸积”。“吸积”使物质达到极高的温度并产生X射线辐射，双星系统也因此成了X射线源。吸积活动也存在于大质量黑洞的周围，它使星系的核心部分变得极其明亮，人们可以通过观测这些“活动星系核”的X射线辐射来研究黑洞周围的气体活动。
星系或星系团之间充满着大量发射X射线的气体，科学家认为，星系团中存在着大量的暗物质，它们往往与高温气体共存，所以研究其中的X射线辐射对研究暗物质的性质具有重大意义。
超新星遗迹是宇宙中重要的X射线源，这些遗迹在下一代星球诞生的过程中被吸收而变成新的恒星和行星的一部分，其中的元素，如碳、氧、铁等是人们研究宇宙物质的重要内容，因此超新星遗迹也是天文学家们非常感兴趣的宇宙X射线源。
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X射线是我们的肉眼看不见的一种电磁辐射，它在天文学领域的真正应用开始于20世纪60年代。到了1999年，天文学家们迎来了X射线天文学的辉煌时期，一架人类史上造价最高的太空巨镜——“钱德拉”X射线太空望远镜被“哥伦比亚”号航天飞机送上了轨道，它给现代天文学带来了全新的视野。
“钱德拉”包括四台套筒式掠射主镜，每台口径1.2米，它的升空使人们看到了此前未曾一见的宇宙X射线景观。科学家们曾用“钱德拉”观测到了船底座两个星系团碰撞融合的景象，发现了暗物质确实存在的证据。2004年5月，科学家宣布说，他们用“钱德拉”对远近不等的26个星系群作了X射线观测，然后用观测到的数据对宇宙中的暗能量问题进行了研究，结果发现，60亿年前，宇宙在重力的控制下其膨胀的速度是在逐渐减速的，但此后，神秘的暗能量接替重力控制了宇宙，宇宙又开始转入加速膨胀的状态。
在X射线和可见光之间还有紫外线波段，这个波段的望远镜研究的第一个对象是太阳，后发, 百拇医药(张唯诚)