射电和亚毫米波观测

射电和亚毫米波观测利用单碟望远镜和干涉阵列探测波长最长的宇宙辐射，以探测冷气体、磁场和非热辐射。

Definition

射电和亚毫米波观测是利用天线（通常是干涉阵列以获得高分辨率）探测和成像波长从大约一毫米到数米的天体辐射。

Scope

本主题涵盖射电和亚毫米波波段的观测，包括单碟望远镜、外差和辐射热测量接收器，以及结合多个天线以实现高角分辨率的干涉测量和孔径合成。它探讨了在此波段可及的物理过程，例如同步辐射、热尘埃辐射以及原子和分子的谱线跃迁。

Core questions

• 干涉测量和孔径合成如何从天线阵列中实现高角分辨率？
• 在射电和亚毫米波波段，哪些辐射过程占主导地位？
• 如何观测和解释21厘米谱线和分子跃迁等谱线？
• 在此波段，外差探测与连续谱探测有何区别？

Key theories

孔径合成干涉测量

结合来自成对天线的信号可以采样源的空间结构，并且许多基线共同合成一幅图像，其分辨率相当于阵列范围大小的望远镜。

同步辐射和热辐射

射电连续谱主要来源于磁场中相对论电子的同步辐射，而亚毫米波段则主要由冷尘埃的热辐射主导。

Clinical relevance

射电和亚毫米波数据揭示了冷的分子云和恒星形成、追踪星系动力学的中性氢、脉冲星和活动星系核，以及宇宙微波背景，补充了较短波长所能显示的信息。

History

扬斯基（Jansky）于1932年探测到银河系射电辐射，奠定了射电天文学的基础；随后，赖尔（Ryle）等人发展了孔径合成干涉测量技术，以及后来的毫米波和亚毫米波阵列，使得在此波段实现了高分辨率成像。

Seminal works

• thompson2017
• wilson2013
• lena2012

Frequently asked questions

为什么射电望远镜需要如此之大或使用阵列？

角分辨率取决于波长与孔径之比；由于射电波长较长，因此需要非常大的碟形天线或分布在数公里范围内的天线阵列才能分辨精细细节。

什么是21厘米谱线？

它是中性氢在21厘米波长处发射的一条射电谱线，广泛用于绘制星系中氢气的分布和运动。