紫外天文学

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第486页（2677字）

是研究天体的紫外连续谱和谱线辐射的科学，具体涉及的波长范围为4000×10^－10m～50×10^－10m。

通常把4000×10^－10m～3000×10^－10m的辐射称为近紫外，3000×10^－10m～1000×10^－10m的为中、远紫外，900×10^－10m～50×10^－10m的为极端紫外。其研究对象遍及各类天体：行星、太阳、恒星、星际介质、星系以及宇宙紫外背景辐射。

由于地球大气层的强烈吸收，只有近紫外能在地面上进行观测，而其余的紫外辐射的观测只能在大气层之外的空间进行。

中、远紫外的天文观测经历了气球、火箭、人造卫星阶段。

1946年由火箭送入250km高度的光谱仪首次得到了太阳的中、远紫外光谱，1957年利用火箭得到了恒星的紫外光谱，60年代利用陀螺仪固定指向得到了谱分辨率为几埃的恒星紫外光谱。人造卫星的发射开辟了空间科学的新纪元，空间天文学也随之而发展。1968年的轨道天文台(OAO－2)和1972年发射的Copernicus号天文台(OAO－3)，都是以研究恒星和星际介质的紫外光谱为目的的。尤其是Copernicus号天文台取得了谱分辨率为0．05A的恒星紫外光谱，其重要发现之一是星际介质中存在冷、热气体的二相结构，从而导致了对星际气体的新认识。

1978年由美国航空航天署(NASA)、欧洲空间局(ESA)和英国科学工程研究协会(SERC)三者共同研制和发射的国际紫外探险者(IUE)在紫外天文学上起很重要的作用。该卫星首次实现了实时观测；由于高轨道可以实现不间断的观测，这对研究活动天体的光变尤其重要；采用了新的卫星控制思想及对所有天文学家开放的政策极大地提高了它的使用效率。

原计划运行3年，到1992年已运行了14年仍非常有效。在此期间，该卫星第1次实现了对单个天体的长期监测；首次与其他波段的地面或空间望远镜联合进行同时性观测，如IUE／ROSAT／Ginga地面光学项目，IUE／EXOSAT同时性观测等，开辟了多波段天文研究。

目前已在多个领域取得了很大的成绩：揭示了恒星色球的结构；在相互作用双星系统中发现了吸积和热区，发现一些冷星具有热的伴星并由此研究冷星的大气以及揭示双星质量损失；早型恒星的星风过程；活动星系核的紫外连续谱和谱线过程，特别通过研究光变揭示活动星系核核心部分的结构。1990年5月发射上天的Hubble空间望远镜(HST)具有更高的紫外能力，它的谱分辨率高于IUE，对于亮源λ／δλ可达105，暗弱源λ／δλ=2000；它能观测到比IUE观测极限暗几十倍的天体的紫外光谱，这是通过紫外吸收线研究宇宙气体云团的分布、状态和元素丰度的强有力手段；HST的快速光谱能力为研究活动天体短时标的谱光变提供条件；HST具有很高的紫外成像能力，这很适合于研究恒星的环境、行星大气的结构、双星系统、河外源的引力透镜、超新星遗迹、银河系的热气体的分布、星系核区的结构等。成像能力还为紫外巡天提供了条件；HST具有测量紫外偏振的能力，适合于研究天体的磁场分布和强度。HST的远紫外巡天计划可能会发现新的远紫外辐射源。

由于气体对极端紫外辐射(EUV)的吸引更加强烈，不只地球大气层而且稀薄的星际介质都可能对极端紫外辐射不透明。幸运的是星际气体分布不均匀，存在着许多空洞，在其中气体的密度比星际气体的平均值低得多，太阳处于大约300光年大小的局域空洞的中心．较远天体的极端紫外观测是透过这些空洞进行的。极端紫外观测的另一问题是由于太阳对地球上层大气的电离而在地球周围产生极强的极端紫外背景辐射，所以一般EUV卫星的观测是选择卫星进入地球的阴影时进行。1957年(S．Bowyer)在Apollo-Soyaz使命时首次进行了EUV观测，测到2个白矮星，一个闪耀星和一个灾变双星。德国X－射线卫星Rosat上搭载的英国宽视场EUV望远镜的工作波长60～300×10^－10m，主要功能成像，该卫星于1990年发射上天，巡天的结果表明在一些方向上(约5%～10%面积的天球)看河外天体也是明朗的，为将来的河外的EUV观测作了很好的准备。

1992年6月NASA发射了极端紫外探险者(EUVE)，它的工作波长70～760×10^－10m，具有成像和光谱能力，预计运行时间3年，开头的6个月用于巡天，确定银河系的气体分布和远紫外的透明方向，找出极端紫外源的分布和发现新的在这个波段上辐射的天体。

接下来的时间用于观测个别天体，对象是白矮星、活跃冕恒星、激变变星、行星的极光、星系内的气体分布、河外活动星系核等高温天体。由于极端紫外是一刚刚开始的新观测窗口，以后的发展方向是无法预料的，但是新的现象和新的天体的发现是必然的。

正在设计之中的NASA远紫外光谱探险者(FUSE)、ESA的赖曼计划，以及宇宙飞船、航天飞机搭载的望远镜的小型项目和现有的紫外观测卫星，是今后10年紫外天文的主要手段。

。【参考文献】：

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(中国科学技术大学王挺贵博士撰)