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無線電天文學的誕生│科學史上的今天:5/5

貝爾實驗室的央斯基(Karl G. Jansky, 1905-1950)在記者採訪之前再一次仔細檢查手中的資料,畢竟他這篇論文的主張實在太過大膽了!

貝爾實驗室是他大學畢業的第一份工作,他被交付的任務是查出干擾無線電通訊的背景雜訊,因為 AT&T 要用短波提供越洋電話服務,務必得解決雜訊干擾的問題。央斯基花了兩年的時間親自設計建造,終於在 1930 年完成一具專門接收 20.5 MHz電波的巨大天線:長 30 米、高近 4 米,遠看倒像是萊特兄弟的滑翔機翼骨架。最特殊的是下面裝了四個汽車輪胎,可在圓形軌道上旋轉,以精確定位出訊號方向。他的同事還因此戲稱它是「央斯基的旋轉木馬」。

經過近兩年單調卻費神的傾聽、紀錄與分析,央斯基大致搞清楚了雜訊來源,除了人為因素之外,背景雜訊不是附近的雷雨就是遠方的雷雨。但有一種來歷不明的訊號,每天漲落一次;他原本以為是太陽輻射,但幾個月後,這個訊號源方位卻越來越遠離太陽。他進一步發現它其實不是間隔 24 小時,而是 23 小時 56 分鐘,剛好是地球相對於遠方恆星的自轉週期,這意味著訊號源肯定不是太陽,而是更遙遠的天體。經過更精確的觀測後,央斯基認定這個無線電波來自人馬座方向的銀河系中心!

1933 年的今天,紐約時報以頭版報導了央斯基的發現,引起廣泛的注意,畢竟在此之前只知有宇宙射線與宇宙輻射,從未聽聞天體也會發射無線電波。而對天文學家而言,這意味著除了光學望遠鏡,也可以用無線電望遠鏡觀測天體,一窺壯闊瑰麗的遠方星系、天體的誕生與衰亡、乃至百億年前的宇宙樣貌,因此這一天可說是無線電天文學的濫觴。

只是當時正是大蕭條時期,求得溫飽尚且不及,如何顧及遙遠的天體?因此央斯基原本希望建造直徑 30 米之碟型天線以深入探測此訊號源的提案被否決,天文學界也無多餘經費可以進一步研究。四年以後,才有業餘無線電工程師雷伯(Grote Reber)在自家後院作出第一台無線電望遠鏡,證實了央斯基的發現。無線電天文學的進一步發展得等到二次大戰結束以後了。

1964 年,央斯基的兩位後進彭齊亞斯(Arno Penzias)和威爾遜(Robert Wilson)用貝爾實驗室的無線電望遠鏡發現大霹靂的餘燼──宇宙背景輻射,因而獲頒諾貝爾獎。只可惜央斯基英年早逝,無緣得見他開啟的無線電天文學開花結果。如今我們以他的姓氏作為天體無線電流量密度的單位;由 27 個碟型天線組成的超大陣列天線(Very Large Array)也於 2012 年改以他的姓名命名,以表彰他的重大貢獻。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。