電波望遠鏡
電波望遠鏡（英語：Radio telescope）是一個專門的天線和無線電接收機，在無線電天文學用來接收天空中從天文無線電源的無線電波[1][2][3]。電波望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面電波望遠鏡，有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的電波望遠鏡，有電波望遠鏡陣列，還有金屬杆製成的電波望遠鏡。
1931年，美國貝爾實驗室的央斯基用天線陣接收到了來自銀河系中心的無線電波。隨後美國人格羅特·雷伯在自家的後院建造了一架口徑9.5米的天線，並在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波，並且根據觀測結果繪製了第一張無線電天圖。無線電天文學從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用於天文觀測的電波望遠鏡。
20世紀60年代天文學取得了四項非常重要的發現：脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子，被稱為「四大發現」。這四項發現都與電波望遠鏡有關。
天文望遠鏡的極限解像度取決於望遠鏡的口徑和觀測所用的波長。口徑越大，波長越短，解像度越高。由於無線電波的波長要遠遠大於可見光的波長，因此電波望遠鏡的分辨本領遠遠低於相同口徑的光學望遠鏡，而電波望遠鏡的天線又不能無限做大。這在無線電天文學誕生的初期嚴重阻礙了電波望遠鏡的發展。
1962年，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的馬丁·賴爾（Ryle）利用干涉的原理，發明了綜合孔徑電波望遠鏡，大大提高了電波望遠鏡的解像度。其基本原理是：用相隔兩地的兩架電波望遠鏡接收同一天體的無線電波，兩束波進行干涉，其等效解像度最高可以等同於一架口徑相當於兩地之間距離的單口徑電波望遠鏡。賴爾因為此項發明獲得1974年諾貝爾物理學獎。
干涉原理示意圖
[編輯]
|
|
目前無線電天文學領域已經廣泛應用長基線的干涉技術，將遍佈全球的電波望遠鏡綜合起來，獲得了等效口徑相當於地球直徑量級的電波望遠鏡。美國建設了VLBA，歐洲建設了歐洲甚長基線干涉測量網絡（EVN），二者組成了"全球VLBI網"，在頻率高於5GHz獲得亞毫分秒（Sub-milliarcsecond）的解像度[4]。臺灣中央研究院天文及天文物理研究所及其合作者美國哈佛史密松天文物理中心，曾於2009年建議將一座電波望遠鏡架設於格陵蘭，以實現次毫米波全球特長基線干涉陣列submm-VLBI，取得極高角分辨力[5]，該座名為「格陵蘭望遠鏡」之天線碟已於2017年建置完成，於2018年1月試觀測成功，與「事件視界望遠鏡」（Event Horizon Telescope）成員連線觀測。
目前世界上已建成和在建的一些著名電波望遠鏡
[編輯]- 美國波多黎各的阿雷西博望遠鏡，為固定在天然火山口當中的單口徑球面天線，口徑305米，後擴建為350米。現已因嚴重損壞而退役。
- 美國新墨西哥州沙漠中的甚大天線陣（VLA），由27面架設在鐵軌上的口徑25米的天線組成，排列成Y字形。
- 阿塔卡瑪大型毫米波天線陣。（ALMA）
- 格陵蘭望遠鏡[6]（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）。
- 日本的VSOP，利用日本HALCA衛星攜帶的8米電波望遠鏡與地面上的電波望遠鏡組成干涉儀。
- 德國的埃費爾斯貝格電波望遠鏡，口徑100米。
- 美國西弗吉尼亞州坡卡洪塔縣綠岸的綠堤望遠鏡，天線尺寸為100米x110米。
- 中國上海佘山天文台的65米電波望遠鏡。
- 中國北京市密雲縣密雲水庫北岸國家天文台，50米口徑電波望遠鏡。
- 中國貴州省平塘縣克度鎮大窩氹窪地的500米口徑球面電波望遠鏡（FAST）（目前是世界上單一口徑最大的球面電波望遠鏡）
- 俄羅斯RATAN-600環狀電波望遠鏡，直徑576米
- 日本野邊山宇宙電波觀測所的45公尺電波望遠鏡和野邊山毫米波陣列。
- 法國楠賽無線電觀測站，1964年建成。
- 籌建中的平方千米陣。（SKA）
參閱
[編輯]延伸閱讀
[編輯]- （英文）Rohlfs, K., & Wilson, T. L. (2004). Tools of radio astronomy. Astronomy and astrophysics library. Berlin: Springer.
- （英文）艾薩克·阿西莫夫 (1979年). Isaac Asimov's Book of facts; Sky Watchers. New York: Grosset & Dunlap. Page 390 - 399. ISBN 0-8038-9347-7
參考資料
[編輯]- ^ Marr, Jonathan M.; Snell, Ronald L.; Kurtz, Stanley E. Fundamentals of Radio Astronomy: Observational Methods. CRC Press. 2015: 21–24 [2016-10-02]. ISBN 1498770193. （原始內容存檔於2021-01-07）.
- ^ Britannica Concise Encyclopedia. Encyclopaedia Britannica, Inc. 2008: 1583 [2016-10-02]. ISBN 1593394926. （原始內容存檔於2020-11-07）.
- ^ Verschuur, Gerrit. The Invisible Universe: The Story of Radio Astronomy 2. Springer Science & Business Media. 2007: 8–10 [2016-10-02]. ISBN 0387683607. （原始內容存檔於2020-09-15）.
- ^ Introduction to the EVN. [2014-02-03]. （原始內容存檔於2012-05-05）.
- ^ 中研院天文-格陵蘭望遠鏡與次毫米波特長基線干涉儀計畫. www.asiaa.sinica.edu.tw. [2018-03-01]. （原始內容存檔於2021-01-07） （中文（臺灣））.
- ^ 格陵蘭望遠鏡次毫米波特長基線干涉儀
