射电天文

受环境温度，电波在大气中传播的相位不稳等因素 的限制，连线阵（connected-array）的基线长度难 以再延长。
Mauna Kea Hawaii
Owens Valley California
Brewster Washington
North Liberty Hancock Lowa New Hampshire
30cm
21cm 13cm
9cm 11cm
6.5cm 6cm
5cm 3.6cm
2.2cm 2.8cm
1.9cm 2.0cm
1.3cm 1.3cm
1.0cm 9mm
9mm 7mm
7mm
3mm
Effersberg 100 m 抛物面望远镜
Effelsberg
Arecibo – 305 m球面望远镜
频率 (GHz) 0.425 - 0.435 0.312 - 0.342 0.425 - 0.435 0.6075 - 0.6115 0.690 - 0.730 1.120 - 1.730
射电天文学的研究对象
• 射电天文学
– 探测从大气层低频极限到红外的微弱宇宙信号 – 高的空间分辨本领和频谱分辨本领
• 射电天文的研究对象包括发射无线电波的太阳 系行星，流星，太阳，银河系内天体，如超新 星，脉冲星等，其它的星系和遥远的类星体， 以及弥散在星际空间的星际物质等。
射电天文学的特点
• 在地面上受天气的影 响不大。 • 可全天24小时工作。 • 可以研究宇宙的中性 氢（发射的21厘米谱 线）。 • 可探测遥远的宇宙 （射电波可以穿透星 际空间）。 • 射电天文观测不能直 接成像，观测和数据 处理过程复杂。
P L C X U K
150-180 35 45 35 120 50 - 80 0.056 0.054 0.045 0.19
40.0 - 50.0
0.7 cm
Q
80
27面25米天线， 相当于130米口径天线。 最大单元间距：36公里， 角分辨率可达到0.1。
频率 (MHz) 153 233 327 610 1420
系统 温度 (K)
RMS (10 min) 灵敏度 (mJy)
连线干涉仪 美国甚大阵VLA
0.073 - 0.0745
400 cm
4
1000-10000
0.3 - 0.34 1.24 - 1.70 4.5 - 5.0 8.1 - 8.8 14.6 - 15.3 22.0 - 24.0
90 cm 20 cm 6 cm 3.6 cm 2 cm 1.3 cm
系统温度 70 - 120
增益 K/Jy 15 10.5 11 10.5
25
10.5
1.800 - 3.100
2.240 - 2.340 2.330 - 2.430 3.000 - 4.000 3.850 - 6.050
32
25 25 29 31
9.5
10 10 8.8 8
6.000 - 8.000
射电天文
内容
• 射电天文学的发展历史。
• 射电天文的研究对象－宇宙射电辐射。 射电天文学的基本设备－射电望远镜。 • 国际射电天文研究前沿和巨型射电望远镜计划。 • 我国射电天文研究状况。
• 保护射电天文观测频带。
射电天文学发展历史
•
1933年，Karl Jansky 发现了来自银河系的射电辐射（观测频率21 MHz （波长约14米）），标志着射电天文学的诞生。
天文科学 通讯 国家安全需求的推动 射电天文探测能力鲜为人知
相对带宽 10000 分 辨 角 比其它波段高至少1000倍 灵 敏 度 0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 001 瓦特/赫兹· 平方米
频率范围 (MHz) 117-175 310-390 560-610 11501750 22152375
系统温度 (K) 482 177 108 92 76
rms in 10h, 16MHz (Jy) 46 17 10 9 13
印度GMRT综合孔径阵， 30面45米天线，最长基 线25公里。
英国 MERLIN阵 微波连接，最大单元间距：217公里
美国甚长基线阵， 10 面 25 米天线，最远基线 8611 公里，观测波段 在 6 厘米时，角分辨率可以达到 1.4 毫角秒。
欧洲甚长基线网 （EVN）
我国上海和乌鲁木 齐25米天线都是 EVN网的正式成员。
地面 + 空间 VLBI
日本VSOP
1997年发射
天线口径8米 基线3倍地球 直径，分辨 率可达0.5 。
射电天文学在诞生的70多年间产生 了5项诺贝尔物理奖。
• 1964年 微波激射器和激光器的发明。 • 1983 钱德拉塞卡尔，美国，恒星结构和演化方面的理 论研究; W.福勒，美国，宇宙间化学元素形成方面的 核反应的理论研究和实验。 • 1993 J.泰勒，L.赫尔斯，美国，发现一对脉冲星，质 量为两个太阳的质量，而直径仅10-30km，故引力场极 强，为引力波的存在提供了间接证据。
8.0 - 10.0
28
33
5.5
4.5
进一步提高分辨率：使用射电干涉仪
利用改变干涉仪间距和 地球自转所提供的扫描 角范围的方法，来实现 使用相对小的多的实质 天线结构来取得相当于 大口径单天线所取得的 效果，这就是综合孔径 系统。
频率 (GHz)
波段名称 approximate wavelength letter code
Reber的9.5米射电望远镜
1944年在1 .87米波长给出第一 幅银河系的射电图像。
射电天文观测的早期发展
• 1942年 英国科学家J.S. Hey 发现了太阳的射电 辐射。 • 1944年Oort 和van de Hulst 预言了可探测到中 性氢原子的21厘米谱线。 • 1951年Ewen 和 Purcell探测到中性氢原子的21 厘米谱线。 • 二战后，主要的研究小组，英国剑桥大学，曼 彻斯特大学，澳大利亚，美国与荷兰等。
银河系
•
木星
太阳
脉冲星
超新星爆发后 的射电图像
超新星遗迹仙后座A
射电星系 3C296
火星登陆车发射器
wk.baidu.com电望远镜
• 射电望远镜由天线系统，接收机系统和处理与 显示系统组成。
• 射电天文望远镜的测量：测量来自宇宙天体射 电信号的流量密度，它是频率、方位和时间的 函数。
• 射电望远镜最基本的性能指标： 灵敏度和分辨率。