[科普中国]-宇宙射电

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宇宙射电可分为银河系射电和河外射电两部分。银河系射电包括银河系中性氢区（HⅠ区）的射电、银河系电离氢区(HⅡ区)的射电（见电离氢区和中性氢区）、星际非热射电、超新星遗迹射电、射电星的射电、星际分子射电等。河外射电包括正常射电星系、特殊射电星系、河外中性氢区射电、河外星际分子射电、类星射电源的射电、微波背景辐射等。

观测1931～1932年，美国无线电工程师央斯基在14.6米波长上发现人马座银心方向的射电，这是人类首次发现宇宙射电1。

银河系射电1944年,荷兰范德胡斯特预言,星际空间的中性氢原子会在21厘米波长上发出射电谱线。1951年终于接收到中性氢21厘米谱线射电。这是银河系的第一种射电。射电天文学家通过这条谱线的长期观测，得到银河系中性氢云或中性氢区(HⅠ区)的分布和银河系旋臂结构图。银河系内第二种射电是НⅡ区的射电，НⅡ区是所有氢原子几乎都被电离且作稠密分布的云。射电天文学中的“云”，是指具有清晰边界的天体，它与周围介质在某些性质（如密度、温度等）上有明显的突变。即使是同样的密度,一个冷区悬浮在热的介质中,射电天文也能观测这个在温度空间中的云。НⅡ区有由单个恒星激发形成的，也有由整个星团激发形成的。有的НⅡ区的质量达到几千个太阳质量。至今已知的银河系的НⅡ区有200个以上。有两种典型情况:一种是小质量高密度的 НⅡ区，被低密度的НⅠ区包围着,如猎户座大星云;另一种是大质量的НⅡ区，被密度较高的НⅡ区包围着，如玫瑰星云。最近还发现了一种很密的可能是很年轻的НⅡ区，也许它会提供有关恒星形成的重要信息。银河系第三种射电是星际磁场中的宇宙线电子（也叫相对论性电子）的同步加速辐射。银河系内既具有广泛散布的磁场，又存在高能量的宇宙线电子，这就具备了产生同步加速辐射的条件，因而存在很强的星际非热射电,在十米波段,主要就是这种银河系的非热射电（见热辐射和非热辐射）。上述银河系第二种射电（电离氢云射电）本身很弱，电离氢云吸收来自它们后面区域中的非热辐射，因而在非热射电的明亮背景上形成暗星云。这样，在银河系非热射电图上很容易证认出НⅡ区。银河系第四种射电是超新星遗迹的非热辐射。超新星又有两种基本类型，即Ⅰ型和Ⅱ型。著名的蟹状星云就是Ⅰ型超新星的遗迹。Ⅱ型超新星仅在旋涡星系或不规则星系的旋臂中出现。仙后座 A射电源（即3C461）就是Ⅱ型超新星的遗迹。银河系第五种射电是射电星的射电。现在已经发现的射电星主要有脉冲星、射电新星、耀星和射电双星等。银河系第六种射电是星际分子射电。1963年发现羟基分子18厘米谱线射电以来，到1979年底已发现50多种星际分子，观测到的分子谱线数有300多条。

河外射电在河外射电方面，第一种是正常射电星系发出的射电。正常射电星系是像银河系这样的正常星系。在所有邻近的旋涡星系以及其中一些星系的星系盘和星系冕中都已观测到连续辐射谱射电。正常射电星系发出的射电功率为10～10尔格/秒（在银河系中,太阳射电功率为10尔格/秒,超新星遗迹为10～10尔格/秒，比它小得多）。第二种是特殊射电星系发出的射电。有些特殊射电星系在光学照片上与正常星系相似，然而发出的射电则很强，比正常射电星系强10～10倍。它们的射电主要来自星系中心的小区域或星系两边的两个对称的子源。特殊射电星系的光谱显示出强而宽的发射线，表明星系核中有非常剧烈的活动。关于特殊射电星系的射电产生机制问题，从同步加速理论可知，电子流束的同步加速辐射的频谱是（其中Sv为频率v上的射电流量密度，α为频谱指数）,而观测到的射电星系的频谱正是这种幂律谱。因此，普遍认为射电星系的辐射机制就是同步加速辐射。至于特殊射电星系的能量来源问题，已提出的有恒星或星系的碰撞或坍缩，星系内超新星爆发以及由此引起的链式反应，物质与反物质的湮没，层子的相互作用等等，至今尚无一致的意见。第三种是河外星系中的谱线射电，其中包括中性氢原子射电和分子射电。在许多星系中已观测到中性氢21厘米谱线射电，对大、小麦哲伦云、M31和M33等星系已描绘出射电亮度分布图。自从发现星际分子羟基(OH)的射电后，又在河外星系观测到水和氨等分子的谱线射电。很明显，河外星系普遍包含中性氢原子和各种分子，只是各星系中的具体含量和成分各不相同。由于距离遥远造成的射电视强度减弱，限制了我们现在的观测范围。第四种是类星射电源的射电。类星射电源的外形颇似恒星，光谱中的谱线有很大的红移，有极强的射电，不仅发射谱线而且还有变化。这种距离遥远、体积很小而能量特大的新型天体，很可能是遥远星系的活动星系核──正在爆发的星系核。第五种是微波背景辐射。1965年，在波长7.35厘米上发现在天空中各个方向上存在温度约3.5K的射电，称为微波背景辐射。后来经精确观测确定，这种背景辐射的温度为绝对温度2.7K，目前认为这是我们观测到的宇宙的早期阶段的残存辐射2。