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为什么要进行射电观测?

(笔者按:学习天文一年半了,虽说专业是宇宙学,大部分时间却是在处理数据,即使接触理论也更多的是与射电(干涉)有关,在此小小科普一下。)

天文中为什么要有射电观测?射电观测的优势是什么?下面列出几点:

  1. 射电波段的辐射对于地面观测是透明的;
  2. 射电观测可以观测到在其他波段无法或是很难观测到的天体以及一些现象;
  3. 射电发射可以定量的研究分析物质参数;

分别解释一下这3点原因。

第一个原因很显然,我们可以在地面上观测到射电波。如下图所示,在进行伽玛射线波段、X射线波段、紫外波段、红外波段等的观测时,需要在太空进行。而地面的观测仅对可见光波段、进红外波段以及射电波段透明。从图中还可以看到,地面上无法观测长波长(10m以上)的射电波,原因显然不是因为大气影响,而是电离层的作用(反射);

原因二,说的是一些天体以及一些天文现象很难甚至是无法在射电波段外的其他波段观测到,只有通过射电观测才能对其进行精确的测量。下图是一些射电观测的例子;

Neutral hydrogen traces interactions among galaxies in the M81 group.
(c) National Radio Astronomy Observatory / Associated Universities, Inc. / National Science Foundation

Centaurus A — peculiar galaxy with radio lobes.  From HST web site.

Jupiter’s Radiation Belt

(c) National Radio Astronomy Observatory / Associated Universities, Inc. / National Science Foundation

The Sun

(c) National Radio Astronomy Observatory / Associated Universities, Inc. / National Science Foundation


原因三很重要,通过对天体发射物的射电观测,可以提供大量的包含发射源的物理属性的信息。我们将会看到射电发射的产生有多种途径。低能射电光子相对容易产生,这使得射电发射对许多物理参量很敏感。然而这些发射产生的机制本身却是一个问题。在利用发射确定一些信息之前,必须要知道是什么机制导致了射电发射。实际上,最精确的确定发射机制的方法是获得光谱信息,因为不同的发射机制有不同的光谱属性。定量的光谱属性像峰亮度(peak brightness)、峰频率( peak frequency)、光谱曲线( spectral slopes)等除了可以确定发射机制外,同时也可以用来定量的分析天体的物理参量。

基于上述或更多原因,射电观测和光学、红外、紫外、X射线、伽玛射线一样重要,通过它们可以全面的了解天体源的物理属性。

  1. 射电可以说是最有生命力的天文观测手段了,现在除了TMT之外,可以说大多数目光都被集中在了ALMA项目上。大家在不断打破射电的短波记录,亚毫米波段成为了热门。虽然说Submm的优势不如米波那么明显,对环境的要求也很苛刻,但她却给我们一个新的窗口,发现更多新的东西。比如高红移处的极量红外信息,比如河外星系中冷的尘埃,比如星际分子等等。这些对于研究天体的形成乃至宇宙演化也有重要的意义。

    • @eagle1879,
      哦,记得听他们说你是搞射电的,有时间我得好好请教请教,主要是数据处理方面的,还望不吝赐教啊

  2. 我处理的是21cma的数据,大部分东西都是要自己编程实现。
    一般搞射电的都会需要哪些软件?干涉和单天线在处理上一样吗?

  3. 干涉比较复杂,单天线相对比较简单。我做过单天线的。用过GILDAS和Starlink里面的SURF,KAPPA,FIGARO,CONVERT等。

  4. 举个例子,比如观测到一副天图,我想读取天体列出星表,光学中比较容易,基本是点源,但是射电中会遇到展源的情况,这时该怎么办?读出天体的方法是什么?有现成软件吗?

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