用有色眼光看宇宙

色即是空，空即是色。在這看似空虛，卻又充滿了物質的宇宙，天文學家若沒有點慧根，又怎么看透宇宙的“色”。

天文學是一門非常古老的學科。很早以前，航海的水手就利用天上的星座作為方向的定位，哲學家也對星座及恒星的運行做了許多解釋。無論他們的解釋是否正確，至少天文學已經不再只是一門實用的知識，人們已經開始對其本質進行探討，以滿足人類探索未知的欲望。現今利用望遠鏡對天空做更仔細的觀測，是研究天文學不可或缺的工作。光靠空想冥思，對天文學的發展及對宇宙的認識并沒有太大的幫助；反過來說，只有一堆觀測的數據，或者只是熟記天上星座的位置，也不能滿足人類求知的欲望。

多波段觀測

早期天文觀測的工具是光學望遠鏡，它能將夜空中微弱的星光放大、加強，然后用底片記錄星光的強度和位置，再經過長時期觀測，研究它們的運動情形。但是天文學家還想知道這些星星到底是什么？它們如何形成？如何發光？成分有哪些？因此額外的觀測儀器是必需的。

光譜儀，是一種分析光線的儀器，可以知道光是由哪幾條單色光混合而成的。光譜就像人類的指紋，每個元素都有唯一的譜線，天文學家就是利用分析星光的譜線，來推斷該星球的物理特性。

到了現代，天文學家已經利用許多工具來觀測夜空。例如電荷耦合元件(CCD)取代了傳統的照相技術。它是一種電子裝置，可以記錄微量的光子。另外，CCD可以數位化處理資料，這對現代天文學家是非常重要的。

星光大部分的能量落在可見光區域，但在宇宙的各個角落也會有各種物理現象，產生各種波長的光子。現在讓我們用一些有色的眼光來看看宇宙不為人知的一面。

無線電望遠鏡

無線電望遠鏡有很多形式，有固定式的，直徑最大可達300米，籠罩整個山谷；也可以是多面可移動式的，如VLA，這種無線電望遠鏡又稱干涉儀。當相對論性電子(運動速度接近光速)遇到星際磁場時，它會繞著磁力線做螺旋狀運動，這種加速運動會產生同步輻射。在銀河盤面上天文學家發現了很強的同步輻射，這也許表示了有磁力線分布在銀河盤面上。我們還可以看到有些回圈和絲狀結構遠離盤面，另外在高緯度區域有一些單一的無線電源。假如將這些無線電源標出來，可以發現它們是均勻地分布在宇宙中的，都是長波的背景輻射。

此外，在無線電波段可以看到的特殊景象是宇宙噴射流，這也和同步輻射有關。

遠 紅 外 線

星球的形成一直是天文學家想要解決的謎題之一。粗略地說，星球是由一團氣體經過重力收縮形成，剛開始會形成一個小核心，然后核心四周的氣體會不斷被吸進去，增加核心的質量，于是核心逐漸長大；當核心質量大到核心溫度足以產生熱核反應時，星球才算孕育成功，進入成年階段——主序帶。在星球的孕育過程中，由于四周仍然布滿了氣體和塵埃，中心發出來的可見光無法穿透出來，只有遠紅外線可以被我們觀測到。

美國NASA于1983年7月26日用Delta火箭在范登堡空軍基地發射了一枚人造衛星（IRAS），它的可觀測波段從8微米～179微米。經過一年的觀測，IRAS探測到25萬個紅外線源和一些不知名的低溫星體，還發現一個分布在太陽系外圍的星塵環和在織女座附近正在形成的恒星系統。

遠紅外線的資料說明了什么？天文學家認為，當星塵加熱后，釋放出來的黑體輻射就是一些紅外線。在初生星球四周有大量的塵埃，這些塵埃經過星光的照射會放出紅外線，所以紅外線是研究初生星球的工具。

極 紫 外 線

美國加州伯克利分校的包爾和NASA合作，自行設計了極紫外線望遠鏡和偵測器，稱作極紫外線探測船（EUVE）。

EUVE也是用Delta火箭于1992年6月7日從佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空的，總共包含四個直徑40厘米的紫外線望遠鏡。

我們知道，極紫外線的波長比可見光短，物體需要很高的溫度才能發出紫外線。但是19世紀六七十年代的天文學家相信，極紫外線會被星際物質完全吸收，除了太陽以外，所有星體釋放的極紫外線是無法到達地球的。根據包爾的初步研究，應該有一些極紫外線可以到達地球。在EUVE升空之后，果然看到一些極紫外線源。這些極紫外線源來自星球的星冕和閃焰及一些年輕巨大的星球和白矮星。至于一些彌散的背景極紫外線，可能是來自高溫的星際物質。

與太陽類似，在星球的光球層和星冕之間溫度會突然上升。這個高溫的過渡層會放出極紫外線，另外星球表面突然噴發的高能閃焰也會伴隨著極紫外線，因此研究這些星球的極紫外線可以增進我們對星球表面大氣特性的認識。至于白矮星的極紫外線，則來自表面的氫或氦。不過，經過EUVE的觀測，發現白矮星的極紫外線沒有預期的多，這對白矮星的模型是個重大的挑戰。另外，極紫外線對我們太陽系內行星的研究也有幫助。

X 射 線

接下來要介紹可以探測X射線的人造衛星HEAO，這項計劃由馬修太空飛行中心推動，一共發射了三枚：HEAO-1、HEAO-2和HEAO-3。HEAO-l是用“阿特拉斯人馬座”火箭于1977年8月12日從卡納維拉爾角發射升空，其他兩枚分別在1978年和1979年在同一地點發射成功。

X射線是高能的輻射線，所含的能量大約是可見光的數百倍到十萬倍，必須用一些特殊的探測器來記錄。利用氣體的探測器將是理想的設計，當高能的X射線通過裝滿氣體的放電管時，X射線會使氣體分解成電子和離子對，也就是光離作用，而帶電的電子或離子因為高電壓的吸引，打到放電管的兩端，從而被記錄下來。

同樣的問題，X射線能讓我們知道些什么？根據HEAO得到的全天資料，我們可以看到一些單獨的X射線源，最強的大都分布在銀河盤面上和銀河中心。不過整體來看，還是有一些背景的X射線存在，這部分的來源尚不清楚。其他X射線源可能來自一些致密的星體，例如X射線雙星系統。一般我們看到的X射線雙星系統會不斷地放出X射線信號，一閃一閃的，就像波霎一樣。這些都是銀河盤面上所看到的X射線源。

在外銀河系部分，活躍的星系核也會放出X射線，也可能會產生X射線的背景輻射。另外在初生星球形成區和一些星系中也會有X射線產生。

伽 馬 射 線

伽馬射線是一些能量更高的光子，波長小于10厘米，能量大于100kev。1991年4月5日，“亞特蘭蒂斯”號從佛羅里達州肯尼迪太空中心起飛，攜帶了一枚16噸重的康普頓伽馬射線觀測站(CGRO），準備放在地球上空的軌道上。其中的一個儀器稱作“白鷺”(Egret），專門收集最高能的伽馬射線，能量可達107kev。CGRO的另外三個儀器分別是用來測量伽馬射線暴的BATSE、低能量伽馬射線的OSSE和中等能量的COMPTEL。

伽馬射線的來源有波霎、超新星爆炸和活躍星系核，另外當電子和正電子碰在一起時也會放出511kev的低能伽馬射線，這些都是值得研究的課題。伽馬射線暴是無預警且散亂的伽馬射線突發事件，在伽馬射線暴之后，很難找到與之對應的星體，這是研究中最困難的地方。有些人認為伽馬射線暴是中子星地震產生的，也有人認為是中子星對撞造成的，相信更多的觀測資料將有助于人類對伽馬射線暴的了解。

有色的宇宙

人類的認識已經從“地球為宇宙中心”發展到“太陽為宇宙中心”，一直進步到承認，人類不再是宇宙中唯一的文明。我們可以發現，天文學越進步，對宇宙了解的越多，越覺得人類的渺小。以人類現有的科技無法直接飛到想要研究的星體做直接的測量，因此我們只好不斷地擴展眼界，張大我們的眼睛仔細尋找宇宙遺留的痕跡，努力將宇宙各個角落發生的事件，串連成合理的故事。

現代的天文學已發展成一門龐大的科學，它結合了物理、化學、航天、電機和電子，其范圍之廣不下于其他科學。現代的天文學家也不能只將眼光放在傳統的光學望遠鏡上，對同一個星體，必須以各種波段去看它，才會有新的認識。

“視”色性也！宇宙以各種顏色展現給我們，我們又如何能舍棄這一美意？