宇宙上的古老讯号：来自宇宙的信使
宇宙上的古老讯号：来自宇宙的信使可见光只是电磁波谱中的一小段，随着人们对光谱和电磁波的认识不断加深，星光中的其他波段也得到解读。从波长最长的射电波，到最短的伽马射线，来自宇宙的“信使”大大增加，它们承载着不同的信息，让人们看到宇宙的更多层面。而光学望远镜对宇宙的大规模巡天，其代表则是我国的郭守敬望远镜（LAMOST），它兼具大视场和大口径，可以同时获得4000个天体的光谱，由此可以大批量地研究银河系乃至河外天体，获取星系和宇宙演化相关的信息。光学望远镜看得最远的纪录，至今由哈勃空间望远镜拍摄的极深空视场（HXDF）保持，它由哈勃空间望远镜在十年里陆续拍摄的多张照片叠加而成，总曝光时长达到23天，它看到的最远的星系，发出的光要132亿年才能来到地球。图2图2：哈勃极深空视场（HXDF）（NASA; ESA; G. Illingworth D. Magee and P. Oesch University of Cali
天文学作为一门科学学科，一大特点是研究的对象“看得见、摸不着”，很少有机会获得研究对象身上的样品。除了落到地球表面的少量陨石和探测器能够从太阳系内少数天体获取的样本之外，天文学家能够研究的信息，在历史上大部分时间里，只有一种载体，那就是：
来自星星的光。
星光承载了关于星星的大量信息。在望远镜发明前的时代，它告诉人们星星的位置、亮度和颜色，星空的流转是古人制订历法的依据。在望远镜发明之后，它告诉人们更多、更精确的信息：光行差证明了地球确实在围绕太阳公转，恒星的自行改变了人们对宇宙的设想，恒星的光谱带来关于恒星元素组成的线索……为了收集更多的星光，望远镜越做越大，而照相术的发明也让望远镜得以积累一段较长时间内的星光，人们可以看得更远、更清晰。这段望远镜的发展史，在北京天文馆的《巨眼观天》展览中有具体的陈述。
图1：《巨眼观天》展览中陈列的光学望远镜发展历程
光学望远镜看得最远的纪录，至今由哈勃空间望远镜拍摄的极深空视场（HXDF）保持，它由哈勃空间望远镜在十年里陆续拍摄的多张照片叠加而成，总曝光时长达到23天，它看到的最远的星系，发出的光要132亿年才能来到地球。
图2
图2：哈勃极深空视场（HXDF）（NASA; ESA; G. Illingworth D. Magee and P. Oesch University of California Santa Cruz; R. Bouwens Leiden University; and the HUDF09 Team）
而光学望远镜对宇宙的大规模巡天，其代表则是我国的郭守敬望远镜（LAMOST），它兼具大视场和大口径，可以同时获得4000个天体的光谱，由此可以大批量地研究银河系乃至河外天体，获取星系和宇宙演化相关的信息。
可见光只是电磁波谱中的一小段，随着人们对光谱和电磁波的认识不断加深，星光中的其他波段也得到解读。从波长最长的射电波，到最短的伽马射线，来自宇宙的“信使”大大增加，它们承载着不同的信息，让人们看到宇宙的更多层面。
但是，电磁波并不能告诉我们宇宙的全部历史，它有一道看不透的“边界”，那就是宇宙微波背景辐射（CMB）。我们至今对早期宇宙的了解，很大一部分是基于它的温度涨落和电磁波的极化信息：
图3：宇宙微波背景辐射（全天和局部），极化纹理由科学可视化模拟得出。（ESA及Planck Collaboration）
宇宙微波背景辐射隔开了对我们来说透明和不透明的宇宙，在它之前的光子不会穿过这道“屏障”，我们从电磁波得到的，只能是宇宙年龄38万岁之后的信息。对宇宙学家来说，宇宙微波背景辐射是格外重要的一批“信使”，它是由射电天线首先发现的，射电天文学也是天文学在20世纪的重要进展之一。第一批光子“信使”“出发”的这段历史，呈现在北京天文馆从今天开始上映的球幕科普节目《宇宙大爆炸》中。
同时，《宇宙大爆炸》节目中还展现了宇宙学家对更多 “信使”的孜孜不倦地搜寻：比光子更早获得“自由”的中微子，也许能告诉我们更早期宇宙的消息；宇宙早期的引力波，可能会在宇宙微波背景辐射的图景上留下微弱的痕迹，有待我们发现；我们不能直接探测到暗物质，但也许可以从来自宇宙的高能粒子流中，窥探到暗物质的蛛丝马迹……为了从宇宙时空的一隅探寻整个宇宙的奥秘，人类需要诉诸于所有可能的信息源，节目中对我国的郭守敬望远镜和FAST望远镜等大型天文基础设施进行了实地拍摄，带你身临其“镜”；而所有这些来自宇宙的信使，以及从它们所获知的关于宇宙的过去、现在和未来的消息，都在《宇宙大爆炸》中有所呈现。自2月3日立春之日起，《宇宙大爆炸》将在每个开放日的13:35，于北京天文馆天象厅，以打开宇宙的方式，陪伴你打开这个新春。
图注：《宇宙大爆炸》片头
图注：实地拍摄的FAST望远镜
公众号名称：北京市科学技术研究院
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