每到夜晚，當(dāng)太陽(yáng)收起它的光芒的時(shí)候，銀河就在夜空中向我們展開(kāi)了一幅美麗的畫(huà)卷，自古以來(lái)，人類(lèi)都極力想窺探銀河的奧秘，但是直到近些年，人們才懂得使用紅外線去透過(guò)塵埃探索銀河的奧秘。

問(wèn)題來(lái)了：如果我們能看到銀河系所有的光，將會(huì)看到什么景象呢？

這里有必要說(shuō)一下，小編所說(shuō)的光，不僅是可見(jiàn)光，還包括其他所有電磁波頻段。接下來(lái)，讓我們從基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始逐步來(lái)討論一下這個(gè)問(wèn)題吧。

什么是電磁波譜？

蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在19世紀(jì)70年代提出了電磁學(xué)的統(tǒng)一理論。據(jù)蘇格蘭國(guó)家圖書(shū)館稱，麥克斯韋預(yù)言了無(wú)線電波的存在。

1886年，德國(guó)物理學(xué)家海因里?！ず掌潓Ⅺ溈怂鬼f的理論應(yīng)用于無(wú)線電波的產(chǎn)生和接收。赫茲使用簡(jiǎn)單的自制工具，包括一個(gè)感應(yīng)線圈和一個(gè)萊頓罐(一種早期的電容器，由一個(gè)內(nèi)外都有箔層的玻璃罐組成)來(lái)產(chǎn)生電磁波。赫茲成為第一個(gè)發(fā)射和接收受控?zé)o線電波的人。根據(jù)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)的說(shuō)法，電磁波的頻率單位——每秒一個(gè)周期——以他的名字命名為赫茲。

此后，人們發(fā)現(xiàn)，電磁波包括的范圍很廣，無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線 、 γ射線都是電磁波。它在真空中的傳播速度約為每秒30萬(wàn)公里。光波的頻率比無(wú)線電波的頻率要高很多，光波的波長(zhǎng)比無(wú)線電波的波長(zhǎng)短很多；而X射線和γ射線的頻率則更高，波長(zhǎng)則更短。

為了對(duì)各種電磁波有個(gè)全面的了解，人們將這些電磁波按照它們的波長(zhǎng)或頻率、波數(shù)、能量的大小順序進(jìn)行排列，這就是電磁波譜。

打開(kāi)我們的視野

所以說(shuō)，當(dāng)你用可見(jiàn)光觀察銀河系時(shí)，你可能會(huì)看到數(shù)十億顆恒星，但你錯(cuò)過(guò)的其實(shí)更多。

仙女座星系M31的多波長(zhǎng)圖像。很明顯，不同的波長(zhǎng)揭示了不同的細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)僅在可見(jiàn)光中是看不見(jiàn)的。

人眼只對(duì)整個(gè)電磁(光)光譜的一小部分敏感。

透過(guò)大氣的電磁光譜的透射率或不透明度。請(qǐng)注意伽馬射線、x射線和紅外線的所有吸收特性，這就是為什么從太空中觀察它們最好。在許多波長(zhǎng)上，例如在無(wú)線電中，地面觀察效果是一樣的好，而其他的是不可能的。盡管大氣對(duì)可見(jiàn)光基本上是透明的，但它仍然會(huì)對(duì)射入的星光造成很大的扭曲。

每個(gè)波長(zhǎng)范圍都展示了一個(gè)全新的視野。

美國(guó)宇航局費(fèi)米衛(wèi)星已經(jīng)繪制出有史以來(lái)分辨率最高、能量最高的宇宙地圖。如果沒(méi)有像這樣的太空天文臺(tái)，我們就永遠(yuǎn)無(wú)法了解宇宙的一切。

伽馬射線：最高能量的光來(lái)自黑洞、中子星、新星爆發(fā)、高能反物質(zhì)驅(qū)動(dòng)的氣泡和超新星殘骸。

X射線：當(dāng)物質(zhì)由于碰撞、恒星外流、災(zāi)難性事件或中子星或黑洞的加速而被加熱時(shí)，x射線就產(chǎn)生了。

來(lái)自美國(guó)宇航局錢(qián)德拉x射線天文臺(tái)的數(shù)據(jù)揭示了銀河系的中心區(qū)域。來(lái)自錢(qián)德拉的x射線(藍(lán)色和紫色)揭示了由恒星爆炸和從銀河系超大質(zhì)量黑洞流出而加熱到數(shù)百萬(wàn)度的氣體。

X射線最強(qiáng)的來(lái)源是超大質(zhì)量黑洞。

紫外線：這種光通常會(huì)顯示出熱的、新形成的恒星，但它不適合觀察我們自己的星系。灰塵太多，破壞了紫外線的效用。

這幅來(lái)自美國(guó)宇航局雨燕天文臺(tái)的330張照片拼接而成的圖片，展示了仙女座星系中新形成的、熾熱的、發(fā)射紫外線的恒星。不幸的是，在紫外光照射下，從星系平面內(nèi)觀察我們自己的銀河系是不可能的，因?yàn)閴m埃阻擋紫外光的能力太強(qiáng)了，這些光線根本無(wú)法被觀測(cè)到。

可見(jiàn)光：這是我們通常看到的，數(shù)十億顆恒星帶著阻擋光線的塵埃。

這是一張銀河系和周?chē)炜罩泻阈敲芏鹊牡貓D，清晰地顯示了銀河系、大小麥哲倫星云(我們的兩個(gè)最大的衛(wèi)星星系)，如果你仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在SMC（小麥哲倫云）的左邊是NGC 104（球狀星團(tuán)杜鵑座47），在星系核的左上是NGC 6205（13號(hào)梅西耶天體，球狀星團(tuán)），在星系核的下面是NGC 7078（15號(hào)梅西耶天體，球狀星團(tuán)）。有許多星系有待發(fā)現(xiàn)，但在星系平面上下10度的范圍內(nèi)，可見(jiàn)光無(wú)法顯示它們。

紅外線：最后，我們看到了以前被遮擋的恒星。

斯隆數(shù)字巡天項(xiàng)目(Sloan Digital Sky Survey,縮寫(xiě)為SDSS)的阿帕契點(diǎn)(APOGEE)天文臺(tái)在紅外波段對(duì)著銀河系中心看的圖像。紅外波段包含大約4000億顆恒星，由于其對(duì)遮光塵埃的透明性，它是觀察盡可能多的恒星的最佳波長(zhǎng)。

紅外光的長(zhǎng)波長(zhǎng)特性使其對(duì)塵埃透明。中紅外和遠(yuǎn)紅外光顯示較冷的氣體和原恒星。

這張四拼圖顯示了銀河系的中心區(qū)域在四種不同波長(zhǎng)的光中的景象，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的(亞毫米)在頂部，第2張是通過(guò)遠(yuǎn)紅外線光線觀察的圖像，第3張是近紅外線，最下面一張是可見(jiàn)光的視角。請(qǐng)注意，塵埃帶和前景恒星在可見(jiàn)光中遮住了中心，但在紅外線中則沒(méi)有那么明顯。

微波：簡(jiǎn)單地顯示加熱的灰塵。

普朗克合作組織發(fā)布的首份完整的天象圖揭示了一些銀河系外的源，宇宙微波背景在其之外，但主要由我們銀河系物質(zhì)的前景微波輻射所主導(dǎo)：主要是以塵埃的形式在很低但不可忽略的溫度下發(fā)出輻射。

無(wú)線電：能量最低的光顯示電子和氫氣。

2013年已知的快速射電暴的位置，包括被發(fā)現(xiàn)的四個(gè)位置，有助于證明這些天體的河外起源。剩余的無(wú)線電輻射顯示了諸如氫氣和電子等星系源的位置。

有了這么多的信息，我們現(xiàn)在終于可以把所有景象拼合起來(lái)，看看用不同的波長(zhǎng)看是不是更好。

這張銀河系中心的多波長(zhǎng)圖像融合了從X射線跨越可見(jiàn)光一直延伸到紅外線的所有視野，展示了人馬座A*和位于25000光年外的河內(nèi)介質(zhì)。黑洞的質(zhì)量約為400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)，而銀河系作為一個(gè)整體，每年形成的恒星還不到一個(gè)新太陽(yáng)的質(zhì)量。今年晚些時(shí)候，EHT將利用無(wú)線電數(shù)據(jù)解析黑洞的視界。請(qǐng)注意，即使使用這樣的指定顏色的圖像，也很難區(qū)分不同波長(zhǎng)的不同貢獻(xiàn)。

最后，讓我們把銀河系的圖像按不同波長(zhǎng)獨(dú)立顯示，再看看。

結(jié)語(yǔ)

可以說(shuō)，對(duì)銀河系的多波長(zhǎng)觀察揭示了正常物質(zhì)的許多不同階段和狀態(tài)的存在，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們?cè)诳梢?jiàn)光中看到的恒星，這才是真正的開(kāi)了“天眼”！由此可見(jiàn)，人們對(duì)宇宙的了解真的是太淺薄了，在宇宙探索方面，人類(lèi)也只有始終保持謙恭的姿態(tài)，才能前進(jìn)的更遠(yuǎn)。