阿雷西博的“生平事跡”（上）

安利

生于1963年11月1日的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，因外傷事故搶救無(wú)效，于2020年12月1日被宣告死亡，終年57歲。它的一生雖然短暫，但成就非凡，科學(xué)家利用阿雷西博望遠(yuǎn)鏡已取得多項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。

1.紀(jì)錄保持者

美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡的正式名稱是阿雷西博天文臺(tái)，于1963年11月1日正式投入運(yùn)行，口徑305米，后擴(kuò)建為350米。在中國(guó)FAST建成之前，它一直保持著世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡的稱號(hào)。因其口徑太大，難以單獨(dú)矗立起來(lái)，所以建在波多黎各島上一座天然火山口中；因其無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，所以需要采用球面主鏡，利用“鍋”的不同部位，掃描不同方向的天體。由于球面無(wú)法像拋物面那樣把電磁波匯聚在一個(gè)點(diǎn)上，只能匯聚在一條線上，再利用復(fù)雜而笨重的饋源艙來(lái)采集信號(hào)。所以，當(dāng)懸掛900噸重的饋源艙（FAST饋源艙只有30噸重）的一條主鋼纜于2020年11月6日發(fā)生斷裂時(shí)，對(duì)其造成的打擊最為致命。直至12月1日，支撐平臺(tái)徹底坍塌，饋源艙墜落到主反射面上，令阿雷西博報(bào)廢。在半個(gè)多世紀(jì)中，阿雷西博天文臺(tái)經(jīng)歷數(shù)次升級(jí)，一直是天文學(xué)和大氣科學(xué)的研究重鎮(zhèn)，用于研究地球的電離層、接收來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙的無(wú)線電波信號(hào)以及使用雷達(dá)技術(shù)探索太陽(yáng)系土星軌道之內(nèi)的天體。

2.發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系行星的秘密

阿雷西博最早取得的發(fā)現(xiàn)和水星有關(guān)。1889年，意大利天文學(xué)家夏帕里利經(jīng)過(guò)多年觀測(cè)認(rèn)為，水星自轉(zhuǎn)時(shí)間和公轉(zhuǎn)時(shí)間都是88天，這意味著水星永遠(yuǎn)一面白天、一面黑夜。1965年，根據(jù)阿雷西博收集到的數(shù)據(jù)，天文學(xué)家第一次準(zhǔn)確算出水星自轉(zhuǎn)周期相當(dāng)于58.646個(gè)地球日。也就是說(shuō)，水星每公轉(zhuǎn)2周，同時(shí)自轉(zhuǎn)3周，晝夜會(huì)出現(xiàn)更替。金星表面包裹在濃厚的二氧化碳云層之下，陸基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡難以觀測(cè)。阿雷西博不像一般射電望遠(yuǎn)鏡只能接收無(wú)線電信號(hào)，它還配備了一臺(tái)無(wú)線電發(fā)射機(jī)，這使其成為世界上最強(qiáng)大的雷達(dá)。首張金星雷達(dá)圖像就是阿雷西博繪制的。1994年，阿雷西博還繪制出水星極區(qū)水冰的分布圖。

3.監(jiān)測(cè)近地小行星

1989年8月，小行星卡斯塔利亞（4769 Castalia）靠近地球，離地球的最近距離約400萬(wàn)千米。阿雷西博通過(guò)雷達(dá)成像，第一次直接拍攝到小行星影像。實(shí)際上，監(jiān)測(cè)近地小行星成為了阿雷西博的主要任務(wù)，迄今已經(jīng)研究過(guò)數(shù)百顆近地小行星。作為世界上為數(shù)不多的擁有雷達(dá)功能的望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家利用阿雷西博描繪出接近地球軌道小行星的位置、大小、形狀和表面情況等精確細(xì)節(jié)，并計(jì)算出它們的軌道，除了可以評(píng)估它們撞擊地球的可能性，也能幫助我們理解太陽(yáng)系的起源和演化。

4.發(fā)現(xiàn)新型脈沖星

脈沖星是一種快速旋轉(zhuǎn)的致密中子星，因不斷發(fā)出電磁脈沖信號(hào)而得名。第一顆脈沖星是1967年發(fā)現(xiàn)的，自轉(zhuǎn)周期是1.337秒。1968年科學(xué)家利用阿雷西博發(fā)現(xiàn)，蟹狀星云中心有一顆自轉(zhuǎn)周期為33毫米的脈沖星，從而為中子星的存在提供了第一個(gè)確鑿的證據(jù)，它也是第一顆被確認(rèn)為跟超新星殘骸有關(guān)的中子星。1982年，又發(fā)現(xiàn)了第一顆毫秒脈沖星（自轉(zhuǎn)周期為1～10毫秒）PSR B1937+21，每秒旋轉(zhuǎn)可達(dá)642轉(zhuǎn)。關(guān)于脈沖星的一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)是在1974年，美國(guó)物理學(xué)家泰勒和赫爾斯利用阿雷西博發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)脈沖雙星系統(tǒng)—PSR B1913+16。每顆星的半徑只有大約10千米，質(zhì)量卻與太陽(yáng)相當(dāng)，兩者距離僅為月球到地球距離的幾倍。他們對(duì)這個(gè)雙星系統(tǒng)進(jìn)行了上千次觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)其軌道周期在以非常微小的變化不斷減小。根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論，這種變化是因?yàn)槊}沖雙星正以引力波的形式發(fā)射能量。泰勒和赫爾斯的觀測(cè)結(jié)果間接證實(shí)了引力波的存在，他們因此而獲得1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。