宇宙中，不同的天體按不同的年齡有不同的輻射特征。通常我們見到的是天體的可見光輻射，但除此之外天體的輻射還包括更廣闊的頻率范圍，如紅外、射電、紫外、X射線、γ射線、中微子及引力波。不同的輻射采用不同的方式觀測，因此也構成了不同的天文學分支。如射電天文學、中微子天文學和引力波天文學等等。也可分為地面天文學 （在地面上觀測）和空間天文學 （利用衛(wèi)星在太空進行觀測）等等。

哈勃空間望遠鏡觀測到的射電星系

波長從1毫米到10米的電磁波輻射稱射電波，其中又可分為毫米波、分米波、米波和十米波。這一波段除少數(shù)區(qū)外，大氣對它不吸收，因此大多數(shù)觀測可以在地面上進行。這就為其發(fā)展帶來有利條件，而在技術上，射電天線的制造遠比光學望遠鏡容易，加之它接收的射電信號很便于直接與現(xiàn)代計算機技術結合，因此便于將不同射電天線接收的信號加以綜合處理。于是組成數(shù)十個天線大面積分布的射電陣。不難理解，對天體的觀測要求看得遠、分得清，這都要求增大接收面積，即加大望遠鏡口徑。而分布在以千米計范圍內(nèi)的射電陣等效于這樣大口徑的天線，其靈敏度與分辨度自然能大大提高。研究射電天體不僅要測出其射電輻射強弱，還要測量其頻譜、偏振、精確位置和結構。而采用射電陣得到的結構細節(jié)已達一角秒?？膳c地面上的光學望遠鏡拍攝的天體照片媲美，而甚長基線干涉儀則已達到萬分之幾角秒的分辨率，遠遠超過光學望遠鏡。舉一個形象的例子，這種分辨度相當于在北京的上空能清晰地分辨在天津的人們頭上相鄰的兩根發(fā)絲間的細節(jié)。20世紀60年代天文學的四大發(fā)現(xiàn)：類星體、脈沖星、星際分子和宇宙微波背景輻射，全是借助于射電天文觀測手段獲得的。而脈沖星和宇宙微波背景輻射已分別獲得1974年和1978年的諾貝爾物理學獎。從20世紀50年代初發(fā)現(xiàn)中性氫分子21厘米譜線，1963年發(fā)現(xiàn)星際羥基的微波譜線至今已有數(shù)十種分子的兩千多條星際分子譜線。研究這些譜線的意義是十分重大的。一方面它們是新天體形成的物質基礎，另一方面它們受到其周圍成團物質的引力場制約，因此觀測它們的運動可以間接考查成團物質的質量。宇宙中暗物質的探測就是借助21厘米氫分子譜線探測而判別的。再有，由于這些游離分子中存在著大量有機分子，它們是產(chǎn)生生命的物質基礎。因此它們或許對研究宇宙中生命的起源會提供重要信息。

規(guī)模龐大的射電陣

用以發(fā)現(xiàn)微波背景輻射的羊角天線

通過上面一小段介紹你是否感到宇宙射電天文學強勁的生命力呢？或許你會覺得宇宙中天體的射電輻射太強烈了，甚至懷疑這樣強的射電輻射對人類的生態(tài)環(huán)境有什么不良影響？在一次射電天文的國際會議上，每個與會者在進入會場前都得到了一張小小紙片，大家疑惑不解。會議開后人們才明白，它告訴人們60多年來射電觀測所取得的這些成就，所接收到的來自宇宙射電源的總能量不足以驅動人們手里拿著的那張小紙片！從這個小故事你是否能感受到天文學家為了欣賞這一段宇宙旋律所付出的代價嗎？

更為有趣的是：20世紀60年代末射電天文學家，通過甚長基線干涉儀 （VLBI）發(fā)現(xiàn)一些活動星系核和類星體，如3C120、3C345、3C273等，幾個類星射電源的兩個致密子源以很高的速度分離。如果這些天體確實是位于宇宙學距離，兩子源向外膨脹的分離速度將超過光速，最大的可達數(shù)十倍光速。由于人們不愿意懷疑愛因斯坦不可能出現(xiàn)超光速運動的結論，因此，懷疑具有超光速分離現(xiàn)象的天體并不處于宇宙學的距離上，即認為類星體的紅移并非具有宇宙學意義。但像3C120就是塞佛特星系，因此，對距離的懷疑被否定。于是人們又說，這類超光速現(xiàn)象是一種 “視”現(xiàn)象。用了一些自相矛盾的模型來加以解釋，但都不能徹底解決問題?；蛟S只需認識到科學知識中不可避免地會有社會 （人為）建構的成分，就很容易理解為什么這些完全不顧觀測到的特征是否與構造的 “模型”符合，因為這些現(xiàn)象是他們所不愿看到的，歷史上的物理學家還常常承認物理學的漫天晴空存在著 “小小的烏云”。而現(xiàn)在的 “正統(tǒng)”物理學家卻認為那不是 “烏云”只是你的眼睛有 “翳霧”而出現(xiàn)的“視”現(xiàn)象。至今，觀測到具有超光速膨脹的天體已有近50個之多。1994年天文學家又利用甚大陣觀測到一個超光速膨脹的天體是在銀河系內(nèi)。也就是說它根本就不是利用紅移來確定的距離。這就完全避開了宇宙學的問題。下圖顯示了利用甚大陣在3.5厘米波長觀測到的銀河系內(nèi)天體GRS1915＋105的超光速膨脹。

英國《自然》雜志所刊載的類星體3C273的超光速膨脹圖片

1994年觀測到銀河系內(nèi)“微類星體”的超光速膨脹

20世紀80年代初，由于甚長基線干涉儀的改進，使觀測結果不僅能準確給出數(shù)值，而且能給出圖像。上圖就是3C273的射電雙子源的不同日期變化，特別有意思的是，20世紀70年代和80年代的觀測數(shù)據(jù)間發(fā)生了明顯的跳躍，似乎顯示這膨脹是一個加速過程。這就更增加了這類超光速膨脹的神秘色彩。天文學家總想把它歸結為儀器改進過程中帶來的某種變化。但加速的膨脹過程被觀測所直接得到了。在3C345中就觀測到一個具有加速度的非徑向過程。

如果說上面的射電天文觀測結果還有什么地方值得懷疑的話，那么哈勃空間望遠鏡的觀測結果更不容懷疑了吧！首先，它是在可見光范圍內(nèi)的觀測；其次，它是一個望遠鏡的直接成像顯示出的結果。

1990年4月25日哈勃空間望遠鏡升空，由于一些人為因素，造成某些缺陷。但經(jīng)過1993年12月2日的一次大規(guī)模修復，使用性能超過了原設計目標。長期觀測結果表明，它的分辨率比地面大型望遠鏡高出幾十倍。正是這個哈勃望遠鏡直接觀測到銀河系內(nèi)一個超巨星正以超光速膨脹：

哈勃空間望遠鏡

V838莫諾色羅蒂斯星體強烈爆發(fā)

下圖是由美國航空航天局哈勃望遠鏡拍攝的十佳照片之一。照片顯示一個非同尋常的星體爆發(fā)產(chǎn)生的光像水波一樣在星體附近回蕩。該星體名為V838莫諾色羅蒂斯，離地球僅2萬光年，位于我們銀河系的獨角獸星座，是一個罕見的正在爆發(fā)的超巨星。超巨星是一類大質量，高亮度的星體，質量一般是太陽的幾百倍以上，亮度也比太陽大得多。

這次的異常爆炸發(fā)生在2002年1月，在短短的40多天里，該星體的亮度增長了1萬倍，成為我們銀河系中亮度最大的星體。照片中可以見到從這一奇異星體發(fā)出的光正在向四周的空間擴散，在碰到四周包圍著該星體的塵埃后又被反射回來，構成一副絢麗的、狀似牛眼的多色圖樣。

照片顯示從2002年5月到12月，星體景象由于星體四周不同部分依次被照亮而發(fā)生了顯著的變化。天文學家把這種效應稱為 “光回聲”。星云中的不同顏色反映了星體顏色隨著星體爆發(fā)的改變。在這段爆發(fā)過程中，該星云的直徑迅速由4光年增加到7光年。而接下來的四幅小圖中顯示出該天體在7個月內(nèi)直徑增大了3光年，其膨脹速度為4.3倍光速。目前科學家們對這次爆發(fā)的原因還不清楚，天文學家也稱以前從沒有觀察到過類似的星體。

V838在7個月內(nèi)直徑增大3光年