20世纪60年代天文学四大发现

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20世纪60年代天文学四大发现

天文动手做/天文望远镜系列

◎文图 中国科学院国家天文台 郭红锋

了100亿光年之遥的星系。著名的20世纪60年代天文学四大发现：类星体、脉

冲星、星际有机分子和宇宙微波背景辐射，都是用射电望远镜观测得到的，被

誉为继哥白尼“日心说”之后天文学的“第二次革命”。

射电天文学诞生后的短短几十年间，人类就发现了3万多个射电源，看到

类星体

指它在望远镜里呈现一个小点，很像一颗恒星；说它不是恒星，是指它的光度

类星体，顾名思义是类似恒星的天体，但又不是恒星。说它类似恒星，是

类似一个星系发出的总光度。长期以来，它让天文学家感到困惑不解。

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的光学望远镜找到了射电源星表中的一个目标（编号3C48）的光学对应体，并

早在20世纪60年代，美国天文学家艾伦·桑德奇用帕罗马天文台5米口径

发现3C48的光谱中有一些又宽又亮的发射线。后来，人们陆续观测同一星表

中的另一些射电源也发现：它们的光学体都很小（跟恒星差不多），但它们的

亮度都非比寻常。1963年，美国天文学家马丁·施密特测出这些天体的光谱和

也就是说它们的红移都非常大。

已知的射电源星系的光谱相同，只不过在红光方向移动了相当大的一段距离，

红移是膨胀的结果，3C48的红移换算到退行速度可达光速的1/3，这说

明它是距离我们非常遥远但又非常明亮的天体。因此，科学家把这种在光学

Radio Source，简称 Quasar 类星体）。

上形态像恒星，但本质又不是恒星的天体，命名为类星射电源（ Quasistellar

类星体是人类迄今观测到的非常遥远的天体（距离地球可达100亿光年

以上），其超常的亮度即使在100亿光年以外也能被观测到。科学家根据目前

观测到的信息认为，类星体是一类离地球最远、能量最高的活动星系核。

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脉冲星

严谨细致的工作态度、敏锐和坚持不懈的探究精神。因为在她之

前，也曾有人遇到过这种信号，但却被当做干扰信号忽略了，与脉冲

星的发现失之交臂！

脉冲星的发现要归功于英国剑桥大学的女研究生乔伊斯·贝尔

大量的记录中搜集有用的数据。在辨识记录数据时，她发现狐狸星

座有一颗星发出一种非预期但有规律的脉冲信号（脉冲是一种类

短（1.337秒），但很稳定。

似脉搏那样不连续但有一定周期性的信号）。这个脉冲的周期非常

1967年，乔伊斯·贝尔使用3.7米的射电天线做研究时，需要从

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起初，乔伊斯·贝尔和她的导师休伊什教授都以为是外星人

（当时有科幻小说把外星人描述为“小绿人”）发来的联络信号，但

在接下来半年左右的时间里，乔伊斯·贝尔又陆续发现了来自不同

同时向地球发同样的信号。后来他们确认这是一类未知的天体，并

根据它的特点取名为脉冲星(Pulsar)。后来证实这就是早期物理学

家们预言过的中子星。

方向的多个类似的脉冲信号，但这不可能是相距那么远的外星人

产生了深远影响，为人类探索自然开辟了新的领域，并于1974年获

得诺贝尔奖。

脉冲星的发现是天文学上的一件大事，对现代物理学的发展

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星际有机分子

是一片真空。但星际物质中90% 以上是非常稀薄的

以下），用光学望远镜根本观测不到。1944年，荷兰

19世纪初，天文学家的观测就表明星际空间不

气体，星际空间温度又很低（通常在零下200摄氏度

天文学家范德胡斯特用理论推断氢原子在星际间的

活动会发射21厘米波长的射电波。果然在1951年，

天文学家用射电望远镜探测到了这种辐射。 随后，

科学家们又用射电望远镜探测到了羟基（OH）、氨

（NH3）、水、甲醛（HCHO）等分子。截至目前，科

学家已经陆续发现了100多种星际分子，其中大多

数是有机分子。

星际有机分子的发现使人类对星云及恒星的

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演变过程有了更深层的理解，同时也增大了地球以

纪60年代天文学的四大发现”之一。

外生命存在的可能性，因此这一发现被誉为“20世

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宇宙微波背景辐射

很高的喇叭筒式接收天线，在工作中发现了一些出乎预料的噪音，便想尽

办法进行排除。他们甚至怀疑鸽子在天线内留下的粪便是这些噪音的元

有的努力都不能消除这种神秘的、来自天空各个方向、性质相同的噪音。

凶，因而在1965年初，把天线全部拆开，进行了一次彻底清理。然而，所

正在这时，他们听说普林斯顿大学狄克教授领导的小组正在研究

20世纪60年代初，美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊利用灵敏度

“宇宙早期是否留有残余的辐射”这一课题。狄克小组甚至已经建造了一

台低噪音的天线，着手去测量这种辐射。经过合作讨论，他们一致得出结

景辐射”。

论：挥之不去的噪音正是普林斯顿研究小组打算要寻找的“宇宙微波背

宇宙背景辐射是20 世纪天文学的一项重大成果，对宇宙学的研究具

有深远影响。这虽然是偶然的发现，但与他们精湛的技术和科学探索上

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物理学奖。

锲而不舍的精神是分不开的。彭齐亚斯和威尔逊因此荣获1978年诺贝尔

问题1：问题2：

你了解20世纪60年代你知道哪个望远镜观测到

天文学四大发现的最新进的脉冲星最多吗？

展吗？

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