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尋找外星生命 可從系外行星開(kāi)始

美國(guó)天文學(xué)家亞歷山大·沃爾茲岡最近有點(diǎn)悶悶不樂(lè),但其中又夾雜著興奮。他的郁悶不無(wú)道理:他發(fā)現(xiàn)了第一批太陽(yáng)系以外的行星(簡(jiǎn)稱(chēng)系外行星),卻幾乎未得到認(rèn)可。他的后續(xù)研究緩慢而又費(fèi)勁,多次走進(jìn)死胡同。但這些問(wèn)題看來(lái)一點(diǎn)都沒(méi)有困擾他,真正讓他陷入矛盾情緒的,其實(shí)是這些行星本身。

在已知的行星當(dāng)中,地球的運(yùn)氣真不錯(cuò):它環(huán)繞一顆穩(wěn)定的恒星——太陽(yáng),太陽(yáng)給它提供的熱量又剛好合適。而沃爾茲岡在22年前發(fā)現(xiàn)的系外行星,則沒(méi)有這么幸運(yùn)。它們環(huán)繞的是一顆脈沖星。脈沖星是一種個(gè)頭很小、自轉(zhuǎn)迅速的恒星灰燼,它用兇猛的輻射潮涌轟炸身邊的行星。受脈沖星發(fā)出的粒子風(fēng)影響,這些行星的天空中可能會(huì)有一種永久性極光。一些超高能粒子可能墜落到行星表面,把行星“炸平”。不過(guò),與出生時(shí)的暴烈相比,這些行星目前的悲慘根本就不算什么:超新星將自己的“前生”——恒星大部分粉碎掉,產(chǎn)生的溫度高達(dá)1000億℃的灰燼最終聚合成行星。

不久前,沃爾茲岡把注意力轉(zhuǎn)向另一類(lèi)難逃劫數(shù)的行星。他開(kāi)始尋找并研究紅巨星周?chē)氖澜?。紅巨星是年邁的恒星,它們幾乎已耗盡自己的核燃料。在生命的最后痙攣中,它們腫脹并且非常劇烈地變亮,還甩出巨大的氣云。任何環(huán)繞紅巨星的行星,在此過(guò)程中都會(huì)被烘烤和沖擊。大約50億年后,地球也可能遭遇如此命運(yùn)。屆時(shí),太陽(yáng)將加入紅巨星的行列。而對(duì)于沃爾茲岡正在細(xì)查的那些遙遠(yuǎn)行星來(lái)說(shuō),這正是它們目前的遭遇。

這些研究領(lǐng)域把沃爾茲岡和其他天文學(xué)家截然分開(kāi)。自從他1992年發(fā)現(xiàn)那顆脈沖星以來(lái),其他許多科學(xué)家也開(kāi)始尋找其他恒星周?chē)氖澜?,但他們的方式幾乎都不同于沃爾茲岡的。換句話說(shuō),沃爾茲岡在同行中顯然有點(diǎn)另類(lèi)。今天,大多數(shù)的“行星獵手”(指致力于尋找系外行星的科學(xué)家),聚焦的都是那些與地球類(lèi)似的行星。事實(shí)上,經(jīng)常都有發(fā)現(xiàn)類(lèi)似地球的系外行星的消息發(fā)布,但實(shí)際上,這些行星在大小、溫度或組成方面,與地球的相似性都很模糊。

沃爾茲岡不關(guān)注這些所謂的“類(lèi)地行星”,而是在意那些瀕死的、已經(jīng)死了的和已經(jīng)進(jìn)入不安的“來(lái)世”的行星,例如脈沖星周?chē)男行?。不妨把這些行星合稱(chēng)為“幽靈世界”。在舒適度和穩(wěn)定性方面,它們與地球大相徑庭。從某種意義上說(shuō),它們已經(jīng)從一個(gè)意義上進(jìn)入另一個(gè)意義上的存在。它們是沃爾茲岡的大多數(shù)同仁都視而不見(jiàn)、不屑一顧的怪異天體。不過(guò),正是由于這些因素,讓沃爾茲岡對(duì)它們情有獨(dú)鐘:它們是極端案例,能測(cè)試有關(guān)行星怎樣形成以及在哪里生存的理論極限。

但必須指出,沃爾茲岡關(guān)注的其實(shí)也是生命世界,只不過(guò)他的切入點(diǎn)與別人正好相反。他指出,恒星衰老過(guò)程對(duì)行星的影響,關(guān)系到行星上生命的長(zhǎng)期生存,這當(dāng)然對(duì)我們的地球也有相當(dāng)?shù)囊饬x。他知道,人類(lèi)的生存的確面臨一些危機(jī),但他探索的那些行星又讓他確信,宇宙中真的不乏生命,這就是他既不開(kāi)心又開(kāi)心的原因。


脈沖星PSR B1257+12的行星系統(tǒng)(想象圖)

“1257”的3顆行星

沃爾茲岡的幽靈世界之旅開(kāi)始于一段“偷來(lái)”的時(shí)間。直徑超過(guò)300米的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡位于波多黎各。通常情況下,它的觀測(cè)時(shí)段都被預(yù)訂得滿(mǎn)滿(mǎn)的。但當(dāng)沃爾茲岡1990年1月造訪這里時(shí),這座巨大的望遠(yuǎn)鏡正停轉(zhuǎn)檢修。他意識(shí)到這是一個(gè)難得的機(jī)會(huì),于是請(qǐng)求執(zhí)行“盲眼調(diào)查”并獲準(zhǔn)。所謂盲眼調(diào)查,就是利用地球的自轉(zhuǎn),讓天空的不同部分依次進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的視野,然后查看有無(wú)任何異常出現(xiàn)。雖然對(duì)天空中的每一個(gè)區(qū)域只有30秒觀測(cè)時(shí)間,但因?yàn)檫@座望遠(yuǎn)鏡如此巨大,所以仍然足以發(fā)現(xiàn)許多有趣的東西。沃爾茲岡戲稱(chēng)當(dāng)時(shí)進(jìn)行的是“牛仔科考”,即邊騎馬邊看。

沃爾茲岡進(jìn)行了大約10天的巡天,很快就探察到了一種特殊的脈沖星——毫秒脈沖星,即每秒自轉(zhuǎn)數(shù)百次的脈沖星。當(dāng)時(shí),它僅僅是第5顆被發(fā)現(xiàn)的這類(lèi)脈沖星。這顆星如今的正式名稱(chēng)是“PSR B1257+12”,其中“PSR”代表脈沖星,“B1257+12”表示的是它在天球上的坐標(biāo)。沃爾茲岡則簡(jiǎn)稱(chēng)它為“1257”。但回想當(dāng)初,當(dāng)他試圖解釋來(lái)自這顆城市一般大小的脈沖星的奇異無(wú)線電脈沖定時(shí)之際,他并未產(chǎn)生這種親切感,反倒感覺(jué)痛苦萬(wàn)分,原因很簡(jiǎn)單——它根本不符合任何標(biāo)準(zhǔn)模式。難怪他不得不絞盡腦汁,苦苦思考。

沃爾茲岡很快就意識(shí)到,如果一顆小天體正在前后拉扯這顆脈沖星,導(dǎo)致它的信號(hào)有時(shí)候早到一點(diǎn),有時(shí)候晚到一點(diǎn),那么這些阿雷西博數(shù)據(jù)就不難理解了。到了1990年6月,他已經(jīng)確信一顆環(huán)繞脈沖星的行星是唯一合理的解釋。但又經(jīng)過(guò)了大量非常辛苦、細(xì)致的分析,才證明了PSR B1257+12實(shí)際上擁有3顆行星,分別是A、B、C。

他知道這一研究結(jié)果必須接受同行的詳細(xì)審議:這些行星是第一批在一般認(rèn)為不可能存在行星的地方發(fā)現(xiàn)的、卻又被證實(shí)存在的系外行星。難道在公開(kāi)自己的這個(gè)發(fā)現(xiàn)之前,沃爾茲岡對(duì)它沒(méi)有任何懷疑?他說(shuō)“絕對(duì)沒(méi)有”,因?yàn)殡m然這個(gè)結(jié)論聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)怪異,但脈沖星計(jì)時(shí)是一種極為準(zhǔn)確的方法。


阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡

1992年1月,沃爾茲岡在美國(guó)天文學(xué)學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上公布了自己的上述發(fā)現(xiàn)。行星B和C的質(zhì)量都大約是地球的4倍,行星A的質(zhì)量只有地球的1/50,只比月球的質(zhì)量大一點(diǎn)點(diǎn)。事實(shí)上,它是迄今已知質(zhì)量最小的系外行星。這一宣布引來(lái)了驚奇和困惑的浪潮。從哥白尼到卡爾·薩根(1934~1996年,美國(guó)著名天文學(xué)家、宇宙學(xué)家、天體物理學(xué)家和天體生物學(xué)家),一系列很寬范圍的影響終于讓天文學(xué)家們確信:星系中必定充滿(mǎn)了其他很多很多像太陽(yáng)系一樣的恒星-行星系統(tǒng)。而如今,終于確鑿地發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞另一顆恒星的行星,但兩者看起來(lái)都完全不對(duì)勁。畢竟,幾乎每個(gè)天文學(xué)家都以為行星只能環(huán)繞“正常的”恒星。怪異的行星環(huán)繞怪異的脈沖星?這是怎么回事?




脈沖星PSR B1257+12的一顆行星表面情景(想象圖)

推斷出的有關(guān)PSR B1257+12的故事,與太陽(yáng)系的故事相比,也完全是另一回事。我們的太陽(yáng)是一顆中等質(zhì)量的質(zhì)樸恒星,而演化成脈沖星的恒星一開(kāi)始就擁有超大質(zhì)量,而且光彩奪目。地球及其相鄰行星都作為太陽(yáng)誕生時(shí)的一部分而形成,環(huán)繞脈沖星的行星卻誕生于恒星的死亡階段。

對(duì)于脈沖星的行星,沃爾茲岡勾勒出這樣的故事。在年輕時(shí),脈沖星PSR B1257+12原來(lái)的恒星質(zhì)量至少是太陽(yáng)的8倍。在自身的巨大引力作用下,恒星明亮、熾熱地燃燒,在僅僅幾百萬(wàn)年里就消耗了大部分核能儲(chǔ)存。在生命末期,恒星作為超新星爆發(fā),把自己的大部分材料猛烈向外拋。剩下的一切,只是原來(lái)恒星核的一個(gè)殘塊。它極度致密,高速自轉(zhuǎn)——它就是脈沖星。在這場(chǎng)超級(jí)動(dòng)蕩中,在超新星之前可能存在于軌道中的任何行星,都肯定會(huì)被消滅。不過(guò),恒星的轉(zhuǎn)變過(guò)程至此并未完成。

不管是起源于附近一顆伴星,還是產(chǎn)生自所謂的超新星墜回材料(恒星拋射材料中因速度不夠,而未能逃逸到太空的那部分),一個(gè)氣體盤(pán)圍繞脈沖星形成了。氣體盤(pán)接著凝固,創(chuàng)生一個(gè)新行星家族,這些行星由超新星創(chuàng)造的重元素組成。


圖為環(huán)繞脈沖星PSRB1620-26的一顆藍(lán)色行星(想象圖)??茖W(xué)家推測(cè),早期宇宙中可能不乏行星。

全新世界

作為繼1930年冥王星被發(fā)現(xiàn)后再次發(fā)現(xiàn)新行星的第一人,沃爾茲岡為自己在教科書(shū)中贏得了一席之地。由于冥王星如今已被降格為矮行星,所以也可以說(shuō)他是繼1846年海王星被發(fā)現(xiàn)后發(fā)現(xiàn)新行星的第一人。但PSR B1257+12的3顆行星很快就淡出人們的視線,因?yàn)樗鼈兲^(guò)怪異,太出乎預(yù)料。它們不符合美國(guó)宇航局對(duì)系外行星的找尋標(biāo)準(zhǔn),它們的特點(diǎn)并不引人注目。從1995年開(kāi)始,其他天文學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了圍繞“正統(tǒng)”恒星(類(lèi)太陽(yáng)恒星)的行星。此后,對(duì)系外行星的注意力,大部分都很快轉(zhuǎn)到這個(gè)方向。

在此背景中,幽靈世界卻一直在靜悄悄地變得越來(lái)越耐人尋味。1993年,當(dāng)時(shí)在加州理工學(xué)院工作的斯蒂芬·索賽特辨識(shí)了環(huán)繞另一顆脈沖星——PSR B1620-26的一顆行星質(zhì)量的天體,并稱(chēng)之為“行星PSR B1620-26”。它與沃爾茲岡發(fā)現(xiàn)的脈沖星的行星完全不同:它的質(zhì)量是木星的2.5倍,超過(guò)PSR B1257+12的3顆行星總質(zhì)量的100倍。它的軌道也截然不同:它沿著一條100年走完一圈的路徑,同時(shí)環(huán)繞脈沖星和另一顆獨(dú)立的伴星。它與地球的距離是127億光年,這讓它成為已知最古老的行星,綽號(hào)“壽星”?;旧峡梢钥隙ǎ且活w“搶”來(lái)的行星,是從另一顆伴星那里搶來(lái)的。

2011年,由馬修·貝爾斯領(lǐng)導(dǎo)的一組澳大利亞射電天文學(xué)家(射電天文學(xué)是天文學(xué)的一個(gè)分支,它在無(wú)線電頻率研究天體),發(fā)現(xiàn)了第三個(gè)環(huán)繞一顆脈沖星“PSR J1719-1438”的行星系統(tǒng)。它與沃爾茲岡和索賽特發(fā)現(xiàn)的脈沖星的行星系統(tǒng)都不同:它的質(zhì)量與木星相仿,密度卻是木星的10倍,比鉛的密度還高。極高的密度透露了它的起源,沒(méi)有哪顆正常行星的密度會(huì)這么高。最可能的情況是,行星“PSR J1719-1438 b”是一顆近距離環(huán)繞脈沖星的恒星的全部殘骸。這顆恒星的大部分被脈沖星誕生時(shí)的爆炸毀滅,只剩下被高度壓縮的星核。如果貝爾斯的猜測(cè)無(wú)誤,這顆行星的外層就可能是由結(jié)晶碳組成的。結(jié)晶碳的另一個(gè)更常見(jiàn)的名稱(chēng)是:鉆石。沒(méi)錯(cuò),這顆脈沖星的確裝飾著一枚巨大的鉆石。

除此之外,迄今為止再未發(fā)現(xiàn)過(guò)其他脈沖星的行星。這就留下了一個(gè)奧秘:3個(gè)發(fā)現(xiàn),3類(lèi)完全不同的行星。沃爾茲岡相信,星系中像他的“1257”那樣的脈沖星數(shù)量很多,但它們的行星個(gè)頭太小,不能被現(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡搜索到。他計(jì)劃重返阿雷西博尋找它們,但這得花大量觀測(cè)時(shí)間。就目前而言,他把注意力對(duì)準(zhǔn)另一類(lèi)個(gè)頭更大的幽靈世界。


環(huán)繞脈沖星PSR J1719-1438的行星系統(tǒng)(想象圖)

紅巨星周?chē)男行鞘澜纾ㄏ胂髨D)。

被烤焦的殘骸

只有最大質(zhì)量的恒星才會(huì)演變成脈沖星,這類(lèi)恒星“大佬”畢竟很少見(jiàn)。在銀河系中,大約97%的恒星都較小。它們采取另一種演化途徑——在變成紅巨星之后繼續(xù)演變。像太陽(yáng)這樣的主流恒星,在衰老過(guò)程中逐漸變亮、變熱(我們的太陽(yáng)目前正是如此),直到最終的悸動(dòng)讓它腫脹成一顆紅巨星。從天文學(xué)意義上說(shuō),紅巨星很快就會(huì)炸掉自己的外層,留下一顆白矮星(基本上就是恒星的內(nèi)核)。白矮星逐漸降溫,直到一切歸于永久的黑暗。

如果你想了解大多數(shù)瀕死、已死或重生的行星,紅巨星附近是最佳研究場(chǎng)所。沃爾茲岡已把大部分注意力轉(zhuǎn)到這個(gè)方向,還招募了一大群合作者。從2004年起,他們調(diào)查了大約1000顆恒星,其中大多數(shù)是紅巨星。沃爾茲岡指出,通過(guò)探索紅巨星周?chē)男行牵軌蛄私庑行窍到y(tǒng)在其環(huán)繞的恒星開(kāi)始演化、失去質(zhì)量和腫脹等情況下會(huì)發(fā)生什么。

沃爾茲岡等人已發(fā)現(xiàn)了超過(guò)40個(gè)環(huán)繞紅巨星的行星系統(tǒng),這讓他們能夠估計(jì)同樣的過(guò)程將如何在太陽(yáng)系里上演。隨著太陽(yáng)變得越來(lái)越亮,越來(lái)越燙,太陽(yáng)系的可居住區(qū)域?qū)⑼庖?。大約10億年后,地球?qū)⒆兊眠^(guò)熱,而火星則將變得風(fēng)和日麗。到那時(shí),木星和土星的衛(wèi)星將解凍,其中歐羅巴(木衛(wèi)二)和泰坦(土衛(wèi)六)將轉(zhuǎn)變成暫時(shí)性的海洋世界。在太陽(yáng)最為“紅光滿(mǎn)面”時(shí),其輻射的熱量之多,甚至就連冥王星也會(huì)變得春風(fēng)和煦。美國(guó)宇航局“新地平線”飛行器(計(jì)劃2015年抵達(dá)冥王星)任務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)者阿倫·斯特恩認(rèn)為,這些可能性的確存在。

對(duì)于行星的生存來(lái)說(shuō),紅巨星階段是不成則敗的時(shí)段。隨著恒星拋卻其外層,它的質(zhì)量越來(lái)越小,引力也越來(lái)越小。作為回應(yīng),行星會(huì)外移到新軌道,從而有可能讓整個(gè)恒星-行星系統(tǒng)變得混沌而失去穩(wěn)定性,發(fā)生軌道交叉、行星之間撞擊之類(lèi)的事件。與此同時(shí),恒星持續(xù)膨脹,存在吞噬自己的行星“孩子”的可能性。

沃爾茲岡已見(jiàn)過(guò)這類(lèi)后果,見(jiàn)過(guò)軌道呈高度橢圓的行星,見(jiàn)過(guò)位于恒星外層、幽靈般的氣體云。有關(guān)數(shù)據(jù)尚不能確定地球的結(jié)局將是其中哪一種,或許它依然會(huì)作為一個(gè)巖石球存在,但那也將是徹底的不毛之地。那時(shí)的水星和金星,幾乎可以肯定將被氣化。

最近,通過(guò)對(duì)一顆被稱(chēng)為“BD+48 740”的紅巨星的研究,沃爾茲岡及其同事得到了上述兩種可能性。研究者們?cè)谝黄撐闹袌?bào)告說(shuō),“BD+48 740”的表層中有大量的鋰。這種元素在行星上常見(jiàn),在恒星上卻幾乎不存在。他們把這些鋰解讀為一顆被焚毀行星的化學(xué)殘余。與此同時(shí),一顆質(zhì)量稍大于木星的主要行星依然環(huán)繞恒星,但其軌道已被擾動(dòng),變成了橢圓形。


白矮星及其周?chē)膸r石材料(想象圖)

生命輪回

故事至此,變得越發(fā)迷離。那么,沃爾茲岡等人對(duì)宇宙中充滿(mǎn)可居住世界的樂(lè)觀,又從何而來(lái)?一篇有關(guān)在白矮星周?chē)鷮ふ疑男抡撐?,可能提供了答案。首先,該論文暗示白矮星周?chē)赡艽嬖诳删幼〉男行?,而且是在紅巨星“煉獄”之后“沒(méi)有出路”的階段。其次,論文的領(lǐng)銜作者是非常著名的哈佛大學(xué)理論物理學(xué)家阿維·洛柏。由此看來(lái),沃爾茲岡等人的樂(lè)觀應(yīng)該也不是無(wú)端猜測(cè)。

洛柏解釋說(shuō),白矮星周?chē)苊黠@有碎屑盤(pán),這些材料原則上可凝固成行星。問(wèn)題是:如果白矮星周?chē)娴挠行行?,其中一些還是巖石行星,那么它們是否會(huì)支持生命的存在?洛柏指出,在白矮星形成10億年后,它的溫度將與太陽(yáng)相仿。到那時(shí),它的個(gè)頭將小得多,亮度也暗得多,但如果行星形成于離白矮星很近(比地球與太陽(yáng)之間距離近很多)的軌道上,它們就能獲得足夠的光和熱,從而能構(gòu)成生命存在的條件。這被稱(chēng)為生命的第二起源:新世界從舊世界的灰燼中誕生,新生命從被烤焦的行星系統(tǒng)殘骸中浮現(xiàn)。

白矮星持續(xù)降溫,因此,哪怕它旁邊的行星開(kāi)始時(shí)溫暖舒適,也會(huì)逐漸進(jìn)入深度凍結(jié)。不過(guò),行星的可居住條件依然可能持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)間——至少幾億年,從而讓生命有時(shí)間重新開(kāi)始。如果生命從未真正滅絕,那么生命演化過(guò)程可能會(huì)更快。在一個(gè)演化中的行星系統(tǒng)里,生物體可能會(huì)從一顆行星或衛(wèi)星跳躍到另一顆這樣的天體,這要么是刻意的移民,要么是通過(guò)小行星撞擊來(lái)實(shí)現(xiàn)。在恒星過(guò)渡到紅巨星的過(guò)程中,生命將會(huì)向外遷徙,而一旦白矮星出現(xiàn),生命則一定會(huì)向內(nèi)遷移。

洛柏的上述白矮星理論令人驚訝,但沃爾茲岡有關(guān)脈沖星附近行星可能存在生命的理論,更令人大跌眼鏡。傳統(tǒng)教科書(shū)和論文絕對(duì)不支持這類(lèi)生命理論,但沃爾茲岡向來(lái)對(duì)傳統(tǒng)“不太感冒”。在他的說(shuō)法中,這些行星或許擁有強(qiáng)大的保護(hù)性磁場(chǎng),它們表面的生命可能穿著輻射防護(hù)服到處活動(dòng)。在他看來(lái),生命只是行星的一個(gè)特性而已,其他特性則包括大氣層、大陸漂移、火山活動(dòng)、溫室效應(yīng)和與恒星之間的距離合適等等。生命并不一定要取決于行星的初始條件,生命的出現(xiàn)并不一定是一件很復(fù)雜的事。即使是在條件嚴(yán)苛的“幽靈世界”里,也不能斷定生命無(wú)從立足。


射電天文學(xué)

射電天文學(xué)是指用無(wú)線電頻率研究天體的天文學(xué)分支。首次對(duì)來(lái)自天體的無(wú)線電波進(jìn)行探測(cè),是在20世紀(jì)30年代進(jìn)行的。當(dāng)時(shí),美國(guó)天文學(xué)家卡爾·央斯基觀測(cè)到了來(lái)自銀河系的輻射。后來(lái)的觀測(cè)辨識(shí)了一系列不同的無(wú)線電發(fā)射源,其中既有恒星和星系,也有全新類(lèi)型的天體,例如射電星系、類(lèi)星體、脈沖星和脈澤。通過(guò)射電天文學(xué),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射,這被認(rèn)為是大爆炸(即宇宙始于大爆炸)理論的證據(jù)。射電天文學(xué)研究是利用被稱(chēng)作射電望遠(yuǎn)鏡的無(wú)線電天線進(jìn)行的。射電望遠(yuǎn)鏡可以單獨(dú)使用,也可與運(yùn)用無(wú)線電干涉測(cè)量和孔徑合成技術(shù)的多座望遠(yuǎn)鏡聯(lián)用。對(duì)干涉測(cè)量的使用,讓射電天文學(xué)能達(dá)到很高的角分辨率,這是因?yàn)楦缮鎯x的分辨能力決定于其元件之間的距離,而不是取決于元件大小。

在央斯基20世紀(jì)30年代觀測(cè)銀河系之前,物理學(xué)家猜測(cè)來(lái)自天體的無(wú)線電波可能會(huì)被觀測(cè)到。在19世紀(jì)60年代,蘇格蘭物理學(xué)家麥克斯韋的方程組已經(jīng)證明電磁輻射與電和磁都有關(guān),并且任何波長(zhǎng)都可能存在電磁輻射??茖W(xué)家進(jìn)行了多次嘗試,欲探測(cè)來(lái)自太陽(yáng)的無(wú)線電發(fā)射,但由于實(shí)驗(yàn)儀器的技術(shù)水平有限,這些嘗試都不成功。

20世紀(jì)30年代初,央斯基非常偶然地發(fā)現(xiàn)了首個(gè)天體無(wú)線電來(lái)源。當(dāng)時(shí),作為貝爾電話公司的一名工程師,他正在調(diào)查干擾短波跨大西洋聲音傳輸?shù)撵o電。使用一部定向天線,他注意到自己的模擬紙筆記錄器持續(xù)記錄到未知來(lái)源的一個(gè)重復(fù)信號(hào)。由于此信號(hào)大約每24小時(shí)達(dá)到峰值,央斯基起初相信干擾源是干擾定向天線視圖的太陽(yáng)。但進(jìn)一步的檢測(cè)表明,干擾源并非精確跟隨每天24小時(shí)的太陽(yáng)周期,而是具有每23小時(shí)56分鐘的重復(fù)周期。央斯基向他的朋友、天體物理學(xué)家兼教師梅爾文提到這一奇怪現(xiàn)象。后者指出,23小時(shí)56分鐘正是一個(gè)恒星日的精確時(shí)長(zhǎng),也就是說(shuō),干擾源的確是一個(gè)天體!央斯基最終判定,當(dāng)他的定向天線瞄準(zhǔn)人馬座中銀河系最致密的部分時(shí),輻射源就達(dá)到峰值。他認(rèn)為,由于太陽(yáng)和其他恒星并非是無(wú)線電噪聲的主要發(fā)射器,因此定向天線遇到的奇異無(wú)線電干擾有可能是由銀河系中的星際氣體和塵埃產(chǎn)生的。(后來(lái)才發(fā)現(xiàn),這一干擾是由一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)中的電子發(fā)射的,而這一強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)自位于這個(gè)最致密部分的復(fù)雜天體。)

央斯基在1933年公布了自己的發(fā)現(xiàn)。他希望更詳細(xì)地調(diào)查來(lái)自銀河系的無(wú)線電波,但貝爾公司指派他去從事另一個(gè)項(xiàng)目,所以他沒(méi)能持續(xù)在天文學(xué)領(lǐng)域的工作。不過(guò),他在射電天文學(xué)領(lǐng)域的先鋒工作得到了認(rèn)可:輻射流密度的基本單位——央斯基,就是用他的名字來(lái)命名的。1937年,受央斯基的工作激勵(lì),美國(guó)科學(xué)家雷柏在自家后院建造了一部拋物面射電望遠(yuǎn)鏡。他以重復(fù)央斯基的觀測(cè)為開(kāi)端,接著在無(wú)線電頻率進(jìn)行首次巡天觀測(cè)。1942年2月27日,英國(guó)科學(xué)家赫伊對(duì)太陽(yáng)發(fā)射的無(wú)線電波進(jìn)行了首次探測(cè)。

“二戰(zhàn)”期間,英國(guó)劍橋大學(xué)對(duì)電離層進(jìn)行研究。在那里,拉特克利夫和其他科學(xué)家一道,從事戰(zhàn)時(shí)雷達(dá)研究。他們建立了一個(gè)無(wú)線電物理學(xué)團(tuán)隊(duì),對(duì)來(lái)自太陽(yáng)的射電輻射進(jìn)行觀測(cè)、研究。這一早期研究很快就分化成對(duì)其他天體無(wú)線電源的觀測(cè)。從此開(kāi)始,射電天文學(xué)蓬勃發(fā)展,直到今天。

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