江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 资讯 > >

天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了( 二 )


实际上 ， 早在牛顿时代的学者就注意到了散斑现象 ， 牛顿当时就提出过为什么能观察到恒星的闪烁现象而观察不到行星的类似现象 ， 现在人们知道这是光的空间相干性不同所致 。 但直到20世纪60年代激光器诞生后 ， 激光散斑得到重视 ， 也出现了新的用途 。 物理学家发现散斑可以作为信息载体而用于图像处理 ， 通过傅里叶变换重建原始图像 。 在天文观测中 ， 天文学家利用散斑提高分辨率 。
【天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了】天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
双子座天文台Alopeke宽场成像仪对木星成像对比 ， 左图为视宁度效应极限（有大气干扰下的成像极限）的效果 ， 右为散斑成像后效果（右） 丨图源：Physics Today
在盖兹读博时期 ， 散斑成像技术在可见光波段的应用已经非常成熟 ， 通过在极短时间内曝光拍下大量相片 ， 选择效果最好的一些图像（可认为大气干扰很小接近衍射极限的“幸运图像”）进行位移叠加取平均得出最佳图像 ， 再从中提取信息 。 但这种方法在当时也有明显的缺点 ， 只能对明亮的天体使用 ， 并且在计算机并不发达时代 ， 效率不高 。 随着90年代末电子倍增CCD相机引入到天文学领域中 ， 大幅提高了观测较暗天体的能力 ， 散斑成像也再次赢来了生机 。
盖兹加入了一个小组 ， 他们正在开发一种基于红外线的散斑成像技术 ， 用于探测被星际尘埃覆盖的活动星系核发出的红外线 ， 比如漩涡星系和椭圆星系中心 ， 天文学家认为这里或许存在黑洞 。 盖兹负责了编写图像分析软件 ， 使设备拥有尽可能高的分辨率 。 可惜最初的尝试并不成功 ， 她没看到活动星系的中心 ， 博士论文只好转向了另一个目标 ， 同样是明亮天体——银河系的新生恒星 。
盖兹研究生涯早期主要集中在恒星形成的问题上 。 天文学家认为恒星诞生于星际气分子云密集的区域 ， 云核坍缩形成恒星 。 但是银河系内有大量的双星系统 ， 互相环绕的恒星又是如何形成的？是分别形成后某种方式靠近 ， 还是天生如此？盖兹利用此前在散斑成像积累的经验 ， 对金牛座T进行了观测 ， 更好的分辨率让她发现了这一区域内许多婴儿时期恒星 ， 它们以双星的形式存在 ， 如此年轻又靠得很近 ， 意味着双星系统可能就是成对形成的 。 这对天文学家寻找系外行星有重要影响（我们一直在寻找另一个地球） ， 因为行星被认为难以在双星系统复杂的引力场中形成 。
机遇与风险并存 ， 如果要总结盖兹的成功之路 ， 那就是对数学物理上持久的热爱与好奇心（当然也遇到了几位好老师） ， 促使她去使用最先进的技术 ， 这会是未来做出更大发现——确认银河系超大质量黑洞的关键 。
目标：银河系中心
1992年盖兹获得了博士学位 ， 随后去了亚利桑那大学做了两年博士后 ， 然后入职了加州大学洛杉矶分校 。 此时 ， 她有机会用上更大的望远镜——位于夏威夷莫纳克亚山凯克天文台（W. M. Keck Observatory）10米口径的望远镜 。 盖兹认为 ， “望远镜越大意味着看到的细节越多 ， 或许我们可以更清晰地看到银河系的中心 。 凯克望远镜是我成功研究银河系中心黑洞的关键 。 ”
天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
凯克天文台由两座10米望远镜组成丨图源：Laurie Hatch/lauriehatch.com
银河系中心的故事可谓源远流长 。 一百年前 ， 美国天文学家沙普利（Harlow Shapley）最先确定了银河中心方向在人马座位置 。 1931年美国工程师卡尔·央斯基（Karl G. Jansky）用他自己制造的“旋转木马”发现了来自银河系中心区域人马座的射电信号 ， 这也是人类第一次来自地球之外的射电信号 ， 从而开创了射电天文学 ， 央斯基也因此成为了射电天文学之父 。 然而 ， 科学家一直不清楚信号的具体位置 。 1971年英国理论天体物理学家唐纳德·林登贝尔（Donald Lynden-Bell）和马丁·里斯（Martin Rees）首次提出银河系中心应该有一个作为能源供给的黑洞 ， 由于被气体和尘埃遮挡 ， 光信号很难传到地球 ， 他们建议通过射电干涉测量搜寻 。 1974年 ， 美国天文学家布鲁斯·巴里克（Bruce Balick）和罗伯特·布朗（Robert Brown）通过美国国家射电天文台（绿岸望远镜）发现了银河系中心的一个射线源 ， 距离地球约26000光年 ， 远超一般恒星发出的无线电波 ， 后来被称之为人马座A*（Sgr A*） 。 那么它究竟是不是黑洞？
天文|诺奖史上首位女天文学家，给女孩树立榜样，她做到了
盖兹团队拍下的银河系中心图像 。 Sgr A*这一名字由罗伯特·布朗1982年提出 ， Sgr是人马座Sagittarius的缩写 ， A代表致密射电源 ， 后来他加上了星号以跟其他射电源区分 。 因为他想起自己博士论文中原子激发态的表述是用星号 ， 就随手一加 。 这一名字后来被普遍接受 。 丨图源：UCLA Galactic Center Group


推荐阅读


上一篇：供暖|多地公布今冬供暖时间 部分地区已提前送热

下一篇：天文|引人注目的高分辨率照片显示木星的大红斑上有洞