科學視界

探索宇宙深淵電波巧立奇功

　「光」就是一種電磁波，而我們眼睛所能看見的電磁波，稱為「可見光」。可見光只是電磁波的一小部分，多數的電磁波無法被肉眼看到，但可以透過儀器偵測、記錄和分析。

暗夜星空　蘊藏爭奇鬥豔

　每一種電磁波都有獨特的波長，是區別電磁波的依據，就像每個人的指紋都是獨一無二；天文學家接收並分析不同波長的電磁波，在天文上稱做「多波段觀測」。

電波望遠鏡以天線為主體，外觀類似衛星電視的碟形天線。圖／達志影像

　無線電波是一種肉眼不可見的電磁波，經常用在地面上的通訊。宇宙中有很多物體會發出無線電波，卻不會發出可見光，需要透過「電波望遠鏡」才能觀測。

　近年來，科學家將紅外光望遠鏡送上太空。太空望遠鏡不會受到大氣層干擾（大氣層會吸收或反射許多電磁波，導致在地表的望遠鏡無法有效觀測），可以更清楚觀測來自宇宙的紅外光。

　二○二一年底發射升空的「詹姆斯·韋伯望遠鏡」，就是以紅外光為主要觀測目標，用於探索早期宇宙、尋找系外行星、透視被塵埃所包覆的星球。

　各個波長的天文觀測，仰賴不同技術，來接收觀測不同波長範圍的電磁波。隨著多波段觀測技術的進步，人類的「視線範圍」從大約四百到七百奈米波長的可見光，大幅擴展到幾乎所有的電磁波。

　於是，我們能夠窺探可見光之外的宇宙，避免瞎子摸象的窘境，拼湊出宇宙更完整的面貌。

利用多波段觀測，才能拼湊出蟹狀星雲的完整面貌。

星雲銀河　盡顯宇宙之美

　著名的超新星殘骸「蟹狀星雲（Crab　Nebula）」，就是靠著多波段觀測，得以更完整的呈現在世人眼前。

　「超新星」是指恆星劇烈的爆炸，「蟹狀星雲」是超新星爆炸後留下的殘骸，中央有一顆「中子星」，不斷發射出高能量的電磁波。

　科學家利用不同波長的天文望遠鏡，接收來自星雲的電磁波，包括能量較高的X射線、紫外光，以及能量較低的可見光、紅外光、無線電波等。

　由於不同波長的電磁波，分別從不同物體結構所發射出來，所以透過多波段觀測，可以推估星雲中有哪些物質。

　再來看我們居住的銀河系，裡頭存在著許多可見光看不見的東西，夜空中璀璨的銀河，並不是銀河系的完整面貌。

　銀河系有厚重塵埃所形成的暗帶，可見光無法穿透，即使是絕佳的光學望遠鏡，也看不透其中的奧妙。

　但如果針對紅外光觀測，暗帶反倒顯得特別明亮，銀河中冰冷的塵埃所發出的電磁波，主要都是紅外光。

　換成偵測X射線，則超新星殘骸、星際氣泡的高溫氣體也會現身。透過偵察特定波長的電磁波，我們還可以掌握更多銀河系氣體中的化學成分組成資訊。

　夜晚仰望星空，除了點點的繁星，視野所及大多是灰暗一片。浩瀚的宇宙充滿無法「眼見為憑」的物體，運用科學儀器偵測看不見的電磁波，壯闊瑰麗的夜空就無所遁形。

用不同波長的電磁波所觀測的銀河，具有不同的樣貌。