看不见的宇宙

只有宇宙的一小部分是肉眼可见的:我们如何观察那些看不见的东西呢?
2021年9月28日

宇宙

宇宙的彩色图像

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问题

为什么我们需要在太空中观察那些看不见的东西?

回答

剑桥大学的公共天文学家马修·博思韦尔将空间科学带到了地球……

马修:简单的回答是,还有很多东西是我们看不到的。我给你打个比方。我们所能看到的最红光和最蓝光的波长之差大约是两倍。所以,我们能看到的最蓝的光大约是380纳米,而我们能看到的最红的光大约是740纳米。波长的系数是2,这是我们用来观察世界的窗口。真是太巧了。波长的两倍在声音方面也有意义。波长的两倍是一个倍频程。如果你把红光想象成中碳,那么最蓝的光就是氧化更高的碳。这个八度是我们观察世界的窗口。 The full spectrum of light that arrives from the universe is about 65 octaves. That's nine grand pianos standing in the line, right? If you imagine all those pianos being played at once and you could only hear one central octave you would miss almost all of the music. That's the problem with astronomy. If you're only looking with our eyes you're missing almost all of the information that's out there

克里斯:解决办法是什么?

马修:解决办法是制造能看到不同波长的仪器。我给你们举一个我研究中的例子。在早期的宇宙中有一种星系是完全看不见的如果你用我们的眼睛看的话,我们称之为光学。这些星系太神奇了。它们是整个宇宙中最强大的恒星工厂之一,但它们都被尘埃包裹着。没有光泄漏出来,但我们使用长波,比如红外线和无线电波,我们可以透过尘埃发现这些神奇的星系。如果你是一名生物学家,你可以戴上一副红外线护目镜,看到全新的看不见的物种,那将是一生难得的发现。这就是我们可以用天文学做的。我们可以通过其他波长看到宇宙中我们不知道存在的东西。

克里斯-这是大生意吗,这真的是下一步吗?人们开始探索新的波长,新的体制,透过我们以前无法穿透的尘封面纱。

这绝对是一笔大生意。是的。所有的现代天文学都是多波长的。现代天文学家的工作是收集来自不同光谱的所有数据,并将它们综合成一幅宇宙运行的综合图。甚至还有更多的东西。现代宇宙学告诉我们,宇宙的大部分是看不见的,它是由暗物质构成的,我们在任何波长下都看不到暗能量。理解我们能看到的东西是一件大事,而在未来,弄清楚宇宙的其余部分是一件更大的事情,这在目前是完全令人困惑的。

克里斯-难道宇宙中有相当大的一部分对我们来说是禁区吗?它正以我们无法企及的速度逐渐远离我们。即使我们能以光速旅行,我们也不可能到达那里,享受宇宙尽头的餐馆,因为在我们到达那里的时候,它已经创造了更多的宇宙。

马修-是的。这完全正确。有一种东西叫做宇宙视界,它有点像地球上的视界。是你看不见的部分。那是一段很长的路。距离边缘大约有465亿光年。除此之外我们就不知道了,对吧……宇宙可能是无限的,也可能有边界。我们可能永远不会知道,因为我们被困在我们的宇宙视界内。

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