引言：上次說了比可見光波長更長的射電波段與紅外線，而那些比可見光波長更短能量更高的電磁波，都是怎么來的？天文學(xué)家又能拿它們來做什么呢？
知識(shí)點(diǎn) I ：紫外波段
紫外線通常是指比可見光波長稍短些，波長在10nm~400nm之間的電磁波，對(duì)應(yīng)能量是3eV~124eV，縮寫成UV。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-21348在定義太陽射線時(shí)候把紫外線分為UVA（315nm-400nm）、UVB（波長280-315nm）、UVC（波長100-280nm），后來有人把剩下的紫外部分稱為UVD。還有一種細(xì)分是按波長由長到短分為近紫外、中紫外、遠(yuǎn)紫外、氫拉曼-阿爾法線、極紫外。如UVA，屬于長波紫外線，在紫外線中波長是最長的，可穿透云層、玻璃，進(jìn)入室內(nèi)，甚至可以穿透皮膚。UVB和UVC幾乎完全被臭氧層所吸收，我們必須要通過高空氣球或空間望遠(yuǎn)鏡才能接收到來自遙遠(yuǎn)天體的紫外線。
紫外波段可以進(jìn)行的研究：
太陽——雖然輻射峰值出現(xiàn)在可見光波段，但是太陽在其他波段也有輻射。UVA、UVB、UVC都是太陽紫外輻射的主要部分，紫外波段為我們提供了太陽色球與日冕間過渡層，以及耀斑活動(dòng)的豐富信息。
恒星——O、B、A型星等早型星、白矮星和行星狀星云的中心星在紫外區(qū)有最強(qiáng)的輻射；對(duì)于F、G、K和M等晚型星包括，可用于研究恒星色球和星冕，尤其是二者之間的過渡層。許多原子和分子的共振線處在紫外區(qū)，在10nm-360nm這部分有著極強(qiáng)的各種元素的吸收線和發(fā)射線。
星系——由于大多星系非常遙遠(yuǎn)，它們的輻射存在較大紅移，紫外譜線會(huì)往可見光的位置偏移，從而避開星際氫對(duì)Lα線的嚴(yán)重吸收，我們可以看得更加清楚。紫外波段有利于發(fā)現(xiàn)星系中存在的較熱的一些恒星，對(duì)研究星系的年齡、物質(zhì)分布有著重要意義。
太陽系內(nèi)天體——行星、彗星等天體的紫外光譜、反照率和散射的觀測，有助于確定它們大氣組成，從而建立大氣模型。所以紫外望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)是行星探測器上的標(biāo)配。
知識(shí)點(diǎn) II ：X射線波段
X射線具有很高的穿透本領(lǐng)，能透過許多對(duì)可見光不透明的物質(zhì)。X射線的波長范圍在0.01納米至10納米之間，科學(xué)家為了更精確地區(qū)分X射線，就把“X射線”硬生生地分為“硬X射線”（0.01nm-0.1nm）和“軟X射線”（0.1nm-10nm）。或分為軟X射線（1nm-10nm）、硬X射線（0.1nm-1nm）、超硬X射線（0.01nm-0.1nm）。X射線的波長剛好與原子的尺度相當(dāng)，因此X射線，尤其是硬X射線在晶體結(jié)構(gòu)分析、乳腺癌篩查、醫(yī)療CT、爆炸物檢測等方面有許多應(yīng)用。
X射線是原子中最靠內(nèi)層的電子躍遷時(shí)發(fā)射出來的，這種高能量只有真空中的高速電子撞擊原子核才能產(chǎn)生，總是伴隨著超高的溫度，因此地球上自然狀態(tài)下是不存在的。每個(gè)恒星都會(huì)產(chǎn)生X射線，包括太陽。而宇宙中兩個(gè)恒星的并合、旋轉(zhuǎn)飛快的中子星、正在狼吞虎咽的黑洞、蔚為壯觀的超新星爆炸等許多劇烈而壯觀的“大”事件都會(huì)發(fā)出大量的硬X射線。
X波段人馬座A超大質(zhì)量黑洞噴流
如：黑洞的吸積盤中巨大的摩擦導(dǎo)致物質(zhì)被加熱到超過100萬度的極高溫度；垂直于赤道面的極區(qū)會(huì)形成強(qiáng)大的噴流，以超高的速度和超高的溫度向數(shù)百光年外噴射，這些結(jié)構(gòu)都會(huì)顯示出明亮的X射線。1965年發(fā)現(xiàn)的天鵝座X-1被認(rèn)為是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)黑洞候選體（下圖）。
各波段電磁波所能到達(dá)的大氣層高度
知識(shí)點(diǎn) III ：γ射線波段
伽馬射線是能量大于100keV（十萬電子伏特）的最高能的光子，波長小于0.01nm。單個(gè)伽馬射線光子的能量，至少就是普通太陽光子的幾十萬倍。伽馬射線很寬，最高能量可以達(dá)到100TeV（一萬億電子伏特），包括了7個(gè)數(shù)量級(jí)的能量。γ射線產(chǎn)生于原子核衰變和核反應(yīng)。1967年美國軍方用于探測“核閃光”的“維拉斯”人造衛(wèi)星，第一次記錄到來自銀河系之外伽馬射線，說明伽馬射線真的非常強(qiáng)大。
能夠產(chǎn)生如此高能量伽馬射線的，要么是天上最暴力的天體，要么就是地球上同樣最暴力的加速器。現(xiàn)在認(rèn)為宇宙中的伽馬射線主要來自恒星核心的核聚變反應(yīng)。而一旦恒星形態(tài)發(fā)生劇烈變化，比如大質(zhì)量恒星發(fā)生超新星爆炸，在誕生一個(gè)新的黑洞的同時(shí)，可能產(chǎn)生大量的伽馬射線，被稱為伽馬射線暴。一次伽馬暴在短短幾分鐘內(nèi)所釋放的能量，可能就超過了太陽整個(gè)一生所發(fā)出能量的10～1000倍。然而現(xiàn)在還沒在銀河系里觀測到過伽馬暴。此外，黑洞、中子星、類星體等一些致密天體也都伴隨著強(qiáng)大的γ射線。
天空中的伽馬源
伽馬射線無法穿透大氣層，但是大量伽馬射線卻有可能跟空氣分子簇射——指能量很高的初級(jí)宇宙線進(jìn)入地球大氣后，同空氣中的原子核連續(xù)發(fā)生強(qiáng)作用和電磁作用，產(chǎn)生大量次級(jí)粒子的現(xiàn)象。也就是說伽馬射線不會(huì)直接照射到地面，但大氣中的氮?dú)鈺?huì)變成氮氧化合物，進(jìn)而破壞臭氧層，地面生物會(huì)被太陽輻射傷害。有一些研究者認(rèn)為4.4億年前的第一次生物大滅絕可能就是銀河系內(nèi)伽馬暴所致，但至今沒有找到強(qiáng)有力的證據(jù)。
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