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作者: 谢莉琳

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有史以来最大规模的γ射线研究


  世界最灵敏的γ射线望远镜,2002年9月3日于非洲西南部的纳米比亚(Namibia)举行启用典礼。此英国属成员之欧洲与非洲合作(英国属成员之一)的高能立体镜装置(High Energy Stereoscopic System:H.E.S.S)将搜寻由宇宙中最高能粒子所产生的γ射线。该数组(array)初期由四具望远镜组成,而这些运作中的望远镜比任何在此电磁波谱(electromagnetic spectrum)特定区域中运作之以陆地为基地的现有数组或望远镜更为灵敏。
  来自德罕(Durham)大学的研究人员将使用H.E.S.S来研究,诸如恒星死亡时形成之超新星(supernova)残余物等,一系列极端的宇宙环境。主要目的在于了解是否有来自太空,而不断轰击地球之带电荷粒子的宇宙射线源。宇宙射线的出处,由于受到咱们星系磁场的影响而不易断言。不过其中γ射线以直线行进,因而其可能透露宇宙射线的原始起源。H.E.S.S也能探测脉冲星(pulsars:当巨大恒星于其生命末期爆炸时,所形成之快速旋转且放射出跨于电磁波谱范围内之脉冲的星体)及活动星系核心的结构,以找寻其能量来源。
  当γ射线被地球大气吸收时,在通称为切伦科夫辐射(Cherenkov radiation)的过程中,产生了电子与正子对并发出微弱的闪光。诸如H.E.S.S的望远镜能察觉这些微弱的闪光。藉由利用地球大气作为探测器的一部份,这些望远镜拥有较以太空为基地之同等装置更出色的灵敏度,因此能察觉比先前所可能之更昏暗的γ射线。
  γ射线通常由极为快速移动的粒子所产生。该项γ射线的研究令天文学家们得以悉知更多攸关加速这些粒子的体系,诸如在超巨大黑洞产生接近光速移动之粒子喷射流的活动星系核心。这些是强烈且极度变化无常的γ射线源。γ射线也能由可能是宇宙中`行踪不明之质量(missing mass)`源的大量粒子毁灭所产生。
  德罕大学在H.E.S.S设计及制造上的角色,一向在于测定能录下切伦科夫辐射之摄影装置的口径及开发能测度大气状态的整套装置。这至为重要,因大气中诸如云量等的变化会显著地降低到达这些望远镜的光量。德罕大学的科学家目前正致力于对口径测定装置的各种改良,及当此数组从目前四具望远镜扩充到计划中的12或16具时他们希望使用之更具效率的反射镜制造技术。
  纳米比亚是科学上极佳的处所,就以陆地为基地的光学天文学而言,该地区是世界上最佳地点之一,因具有使用H.E.S.S技术时理想的大气条件。
  γ射线,如同在可见光谱区内发光的光线(optical light)或无线电波,是属电磁辐射的一种。电磁波具有宽广的波长范围,因而能被用来观察物体不同的视域(views)。可见光仅呈现出于表面的,不过其它类型的电磁波能透露出更多,譬如X-射线被医师们用来观察骨折。在了解咱们宇宙的探索中,天文学家老早以前便从可见光扩展到检测以微波及X-射线波长辐射电磁波的物体。不过属电磁波最高能的γ射线,直到目前一直不易加以利用,因有极少强烈的来源供天文学家进行观测。
                 

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