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『蟹状星云』什么是多波段天文学？看这一篇就足够了！


『蟹状星云』什么是多波段天文学？看这一篇就足够了！
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『蟹状星云』什么是多波段天文学？看这一篇就足够了！
作者| NASA
译者| Paradox
在第2章我们主要讨论多波段天文学的内容 。 天文学家想要完完全全地研究某个天体的时候 ， 会想方设法的使用各种手段从不同的能段去采集天体的数据 。 第2章的目录如下 ， 第2章介绍的重点将放在天文学家如何使用高能量的光去探索未知的宇宙 。 那么就开始天文学家备忘手册的第2章吧！
2. 用天文学光谱去探索宇宙2.1 多波段天文学2.2 看见我们看不见的光2.3 用于观测不同波段光的天文观测站2.4 X射线天文学2.5 γ射线天文学2.1 多波段天文学
我们头顶的星空一直是给我们带来惊喜和神秘感的源头 。 但是我们才真真正正地开始看到整个宇宙也是近几十年的事情 。 这是因为我们直到最近几十年才能够在全波段上观察宇宙 ， 宇宙所包含的天体会产生很大范围的辐射 ， 而辐射的波长对于我们的眼睛来说太短或太长而不能看到 。
除了光学天文望远镜外 ， 探测其他波段光的仪器直到20世纪人们才制造出来 。 然而制造出了探测器并等于天文学家就能马上使用这些探测器观察宇宙 。 因为红外、紫外线、X射线和γ射线波长的光大多都会被地球大气散射吸收 ， 结果是只有部分无线电和可见光到达表面 。 而大多数来自太空的电磁辐射无法到达地球表面 ， 如果要看到除了可见光和射电波段之外的宇宙 ， 就需要将探测器放在海拔尽可能高的地方或者将探测器给搬上太空 。 所以直到人们制造出了火箭 ， 将探测器装载在火箭上送上太空 ， 天文学家才得以实现多波段天文观测 。 (可以参考在1.1节中出现的问题为什么我们要把望远镜送入卫星轨道？)
一些天体主要发射红外线辐射 ， 其他一些则主要发射可见光 ， 还有一些则主要发射紫外线 。 是什么决定天文物体发出的电磁辐射的类型？简单的答案是温度 。 固体中包含不断振动的原子、分子和离子 。 气体和液体是自由运动的原子、分子和离子 ， 不断相互碰撞并与周围的物质碰撞 。 分子或原子运动的能量就是热量 。 固体或气体越热 ， 分子或原子的运动就越快 。 而温度只是这些粒子平均能量的度量 。
图1.从各个波段看我们的宇宙.从顶部开始分别是射电、红外线、光学、X射线和γ射线视角下的全天图像.(图片来源: radio: Haslam et al. 1982; infrared: NASA; optical: ESO/S. Brunier; X-ray: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and S. L. Snowden; gamma-ray: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)
电磁辐射和天体的辐射温度之间有什么关系？天体中又是哪些物体充当辐射源 ， 发出不同能量的辐射？
表1.不同辐射类型对应着不同辐射温度 ， 不同类型的辐射也对应着不同的辐射源.
宇宙中天体发出的辐射往往跨越很大的能量范围 。 由于不同能量的光背后产生的物理过程不尽相同 ， 所以说不同天体内部也在发生不同的物理过程 。 天体在某些波段下也许是完全不可见的 ， 而在另一种波段下又是清晰可见的 。 为了让读者更好的理解多波段天文 ， 我会以蟹状星云为例子 ， 介绍不同波段下的蟹状星云以及不同波段光下天文学家可以得出哪些结论 。


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