看完阿雷西博射電望遠鏡最酷的10項成就,你還懷疑中國天眼嗎?

2020-12-17 騰訊網

作者:佰思科學 |沈東旭 邱亞明

導語:阿雷西博望遠鏡從1963年落成,直到2016年是中國「天眼」出現,一直是世界上最大的單孔徑望遠鏡,也是曾經世界上唯一的「天眼」。不過就在近日,來自外媒的報導,阿雷西博望遠鏡瞬間坍塌,結束了自己的時代使命,而目前世界上只剩下中國的「天眼」。網絡上,甚至科學界,一直有對於中國建設天眼的不同聲音。那我們今天來看看阿雷西博最酷的10項成就,你還會懷疑中國的「天眼」嗎?

中國天眼(FAST)

自1963年以來,這臺位于波多黎各的巨型射電望遠鏡已經觀測到了從掠過地球的太陽巖石,到來自遙遠星系的神秘射電波。但在12月1日,位於蝶形天線山上方的900噸儀器平臺轟然倒塌,望遠鏡被摧毀,阿雷西博的觀測歲月宣告結束。

阿雷西博已經有了太多的發現,無法將其全部發現列入前10名,所以它的一些偉大的發現沒有入選--比如一些最奇怪的恆星,它們似乎時亮時滅,以及一個遙遠的星系中存在的生命成分。但是為了紀念阿雷西博作為世界頂級天文臺之一的57個歲月,以下是該望遠鏡最酷的10項成就,大致按照「酷」的順序排列。

10.蟹狀星雲脈衝星的旋轉周期

最開始天文學家認為,那些1967年發現的,不停閃爍的被稱作脈衝星的星體,可能是脈動著的白矮星。但是在1968年,阿雷西博發現,在蟹狀星雲中央每33毫秒閃爍一次的脈衝星,比白矮星能脈動的節奏要快。這意味著脈衝星實際上是快速旋轉的中子星,是恆星死去後的屍體,在宇宙中不停旋轉,將無線電波像燈塔一樣掃過整個宇宙。

阿雷西博對蟹狀星雲中心脈衝星(中間的紅色恆星)射電閃光頻率的觀察,支持了脈衝星是快速旋轉的中子星的觀點

9.重生脈衝星

1982年,阿雷西博探測到一顆脈衝星,稱為PSR 1937+21,每1.6毫秒閃爍一次,取代了蟹狀星雲中子星,成為已知速度最快的脈衝星。這個發現一開始讓人很困惑,因為PSR 1937+21比蟹狀星雲脈衝星要老,而脈衝星被認為隨著年齡的增長旋轉的更慢。然後,天文學家意識到老脈衝星可以「自旋」,從伴星吸取質量,並每1到10毫秒閃一次。納格拉夫計劃現在正使用這種快速發射的無線電信標作為極其精確的宇宙時鐘來尋找被稱為引力波的時空漣漪。

脈衝星通常會隨著年齡增長而旋轉變得更慢。但是來自阿雷西博的數據顯示,脈衝星可以通過虹吸鄰近恆星的物質而「自旋」到每秒旋轉數百次(如圖所示:脈衝星在藍色區域)

8.水星上的冰

水星似乎不太可能找到水冰,因為它距離太陽太近了。但是阿雷西博在20世紀90年代早期的觀察暗示,冰潛伏在水星兩極永久陰影的隕石坑中。NASA的信使號飛船隨後證實了這些觀測結果。在水星上發現冰提出了一個問題,即冰是否也存在於月球上的陰影環形山中--最近的太空飛行器觀測表明它確實存在。

NASA的信使號飛船在2011年和2012年拍攝的水星圖片,證實了阿雷西博在水星上看到的水冰(黃色)存在於水星兩極的陰影區域(北極,如圖所示)

7.揭開金星面紗

金星被厚厚的雲層籠罩著,但阿雷西博的雷達波束可以穿透這層薄霧,從這顆巖石行星的表面反射回來,讓研究人員能夠繪製出地形。在20世紀70年代,阿雷西博的雷達第一次獲得了金星表面的大尺度圖像。它的雷達圖像顯示了過去的地質構造和火山活動的證據,比如山脊和山谷和古熔巖流。

阿雷西博在1971年用雷達提供了這幅早期的金星表面圖像

技術的進步使阿雷西博能更清晰地看到金星。這張2015年的圖片展示了金星的北半球

6.水星的旋轉

1965年,阿雷西博的雷達測量顯示水星每59天繞軸自傳一次,而不是每88天。這一觀察澄清了長期以來關於該行星溫度的一個謎團。如果水星像之前認為的那樣,每88天自轉一次,那麼水星的同一面將永遠面對太陽。這是因為這顆行星繞太陽公轉周期需要88天。因此,對著太陽一側的溫度會比它的黑暗面高的多。59天的自轉周期更符合水星表面溫度相當均勻的觀測結果。

5. 給小行星畫像

阿雷西博已經記錄了許多近地小行星的特徵。1898年,阿雷西博天文臺拍攝了4769 Castalia小行星的雷達圖像,解釋了太陽系中已知的第一塊雙段巖石。從那以後,阿雷西博發現了成對的互相環繞的太空巖石和三體巖石組。

其它奇怪的發現還包括一塊太空巖石,其陰影使阿雷西博認為它像是頭骨,以及一顆形狀酷似狗骨的小行星。了解近地小行星的特徵和運動有助於確定哪些小行星可能對地球構成威脅,以及如何安全地使它們偏離軌道。

阿雷西博在2000年的雷達圖像,顯示了一顆名為216 Kleopatra的小行星奇怪的狗骨形狀(從多個角度顯示)

4.給外星人發信號

1974年11月,阿雷西博天文臺向外太空發射了第一個無線電信號。這條著名的信息是有史以來從地球發出的最強大的信號,這在一定程度上是為了證明天文臺的新大功率無線電發射機的能力。

這條信息向一個約有30萬顆恆星的星團發出,距離地球約2.5萬光年,包含1679位信息。這串二進位代碼詳細說明了DNA成分的化學公式、人體的簡圖、太陽系的示意圖和其它科學數據。

有人在嗎?

1974年,阿雷西博以二進位編碼向太空發送了第一個寫給外星文明的無線電信息(見圖)。這條信息編碼了有關DNA成分(綠色)、雙螺旋形狀(藍色)、太陽系示意圖(黃色)和其它有關地球生命的數據。

3.重複的無線電射線暴

快速射電暴(FRBs)是一種來源不明的短暫而明亮的無線電波爆發。已知的第一個多次爆發的FRB是FRB 121102,阿雷西博在2012年和2015年發現了它。發現一個重複出現的FRB排除了這些爆發是由一次性的災難性事件(如恆星碰撞)產生的可能性。由於FRB 121102不斷重複出現,天文學家能夠追蹤到它的老家:一個大約25億光年遠的矮星系。這證實了長達數十年來的懷疑,即FRB來自銀河系之外。

阿雷西博發現了一個重複的無線電波源(無線電圖像,左),這是第一個追溯到其所在星系的快速無線電波爆發。爆發起源於大約25億光年之外的一個矮星系(可見光圖像,右側)

2.時空漣漪

引力波在2015年首次被直接探測到,但天文學家在幾十年前第一次看到了時空漣漪的間接證據。這一證據來自於第一顆圍繞另一顆恆星運行的脈衝星,PSR1913+16,阿雷西博在1974年首次發現了它。

經過數年的追蹤,天文學家能夠繪製出它的軌道,並發現PSR1913+16正朝著它的伴星盤旋而去。當這兩顆恆星的軌道收縮時,雙星系統的能量損失速度與激起的引力波的速度相當。這種對引力波的間接觀測獲得了1993年諾貝爾物理學獎。

1974年,阿雷西博發現了第一顆繞另一顆恆星運行的脈衝星,為時空中存在所謂的引力波漣漪提供了間接證據。

1.脈衝星的行星

在另一恆星周圍發現的第一顆行星是三顆小的巖石行星,它們圍繞著脈衝星PSR B1257+12運行。這一發現多少有些偶然。1990年,阿雷西博正在維修,所以它只能盯著天空的一個地方。在觀測過程中,地球的自轉使PSR B1257+12掠過瞭望遠鏡的視野。脈衝星射電脈衝到達時間的小波動表明,這顆恆星由於看不見的行星引力拖拽而抖動。

此後,數千顆系外行星被發現圍繞其它恆星運轉,包括類太陽恆星。然而,最近對系外行星的調查表明,圍繞脈衝星運行的行星非常罕見。

首次在太陽系之外發現的行星是三顆圍繞脈衝星PSR B1257+12旋轉的巖石行星(如圖所示)

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