人类拥有上千台望远镜,从地面到太空,从射电到伽马射线,阵容豪华到让人觉得整个宇宙已经尽收眼底。但事实是,我们连自家太阳旁边有什么都说不清楚。
先说电磁波谱。人眼能看到的可见光,从紫到红,波长只差了一倍。而从长波射电到伽马射线,整个电磁波谱跨越20多个数量级,可见光只是其中微不足道的一小截。好消息是,人类确实在大部分波段都部署了望远镜:红外有韦布空间望远镜(JWST),微波有普朗克卫星,射电有阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA),紫外有哈勃的两台紫外相机,X射线有钱德拉望远镜,伽马射线有费米空间望远镜。数量加起来,光是在运行的射电望远镜就几乎和可见光望远镜一样多。
但波谱上至少有两个明显的窟窿。
第一个在红外和毫米波之间的远红外波段。这段光被地球大气吸收得干干净净,地面望远镜完全看不到。美国正在推进一个叫PRIMA的远红外探测器,专门来补这个缺口。第二个更棘手:波长超过10米的超长波射电。这种无线电波会被地球电离层像镜子一样反射回去,在地面上无论怎么建天线都收不到。怎么办?有人提议把射电望远镜建到月球背面去。其中一个方案叫月球陨石坑射电望远镜(Lunar Crater Radio Telescope),口径整整一公里,直接架在月球环形山里。它瞄准的目标是宇宙大爆炸之后、第一颗恒星诞生之前那段长达几亿年的时期,天文学家叫它宇宙黑暗时代。那是一段我们几乎一无所知的历史,而超长波射电信号正是那个时代留下的为数不多的线索。
电磁波谱的盲区还算有药可治,真正让天文学家头疼的是:宇宙里有太多东西压根不发光。
引力波就是其中之一。有质量的天体加速运动会搅动时空,产生涟漪,也就是引力波。但绝大多数天体产生的引力波实在太微弱,完全淹没在噪声里。只有极端情况,比如两个黑洞高速旋转着撞在一起,才会激起强到能被探测到的信号。2015年,美国的LIGO首次捕获了引力波,来自两个恒星级黑洞的合并。爱因斯坦在一个世纪前就预言了引力波的存在,技术花了一百年才追上他的数学。此后几台类似的探测器陆续上线,累计记录了数百次事件,但全部集中在一个狭窄的频段:中子星或中小型黑洞碰撞产生的高频引力波。
那些真正的巨兽,星系中心动辄几百万到几十亿倍太阳质量的超大质量黑洞,合并时释放的引力波频率低得多,波长可达数亿乃至数十亿公里,地球上的探测器根本装不下。欧洲空间局计划在2035年发射LISA,由三颗航天器组成一个边长250万公里的三角形,漂浮在太空中专门监听这种低频引力波。超大质量黑洞的碰撞被认为是已知宇宙中能量最大的事件,但我们目前对它的了解几乎为零。
暗物质的情况更尴尬。天文学家通过引力透镜等间接方法,已经确认暗物质存在,而且它塑造了宇宙中大部分的大尺度结构。但暗物质不发光,不吸收光,除了引力之外似乎不和普通物质产生任何相互作用。理论上,此时此刻暗物质粒子正在穿过你的身体、穿过你脚下的地板、穿过整个地球,但没有任何一台探测器明确抓到过它们。我们甚至不确定暗物质到底是不是一种粒子。更广泛地说,这属于一个正在蓬勃发展的探测领域,对象包括中微子、宇宙射线原子核碎片等各种不属于电磁波的宇宙信使。
说完遥远的宇宙,把目光拉回来。太阳系内部的盲区同样惊人。
海王星轨道以外,散布着数十亿颗冰石混合的小天体,统称海王星外天体(TNOs),是太阳系形成时留下的建筑废料。但目前已知的只有几千颗,连零头都算不上。它们太暗了。智利的薇拉·鲁宾天文台(Vera C. Rubin Observatory)投入运行后,预计能一口气发现数万颗,帮助天文学家拼出太阳系婴儿期的样子。鲁宾天文台虽然只拍可见光,但它的杀手锏是时域天文学,也就是反复拍摄同一片天空来捕捉变化:小行星在移动,超新星在爆发,活动星系在闪烁。看见变化,比看见静态画面值钱得多。
而太阳系内侧的盲区更出人意料。太阳的强光就像远光灯,把附近的空间彻底遮蔽了。在水星轨道以内,可能藏着一群直径100米到6公里的小行星,天文学家称之为火神族小行星(vulcanoids)。从地球上看,它们始终埋在太阳的眩光里,根本找不到。2018年发射的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)一直在反复俯冲接近太阳表面,但它的主要任务是测量太阳风环境,火神族小行星至今仍未被证实存在。
同样因为太阳眩光,从地球内侧轨道飞来的潜在威胁小行星也很难提前发现。NASA的近地天体巡天望远镜(NEO Surveyor)计划2027年发射,部署在比地球更靠近太阳约100万公里的位置,从那里可以搜索与太阳角距离近至45度的天区。目标是编录那片空间里三分之二的直径超过140米的小行星,这个尺寸足以摧毁一座城市。
宇宙从你头顶开始,向外延伸到我们目前技术所能触及的极限。盲区从太阳旁边一直铺到波谱的缝隙和引力波的低频深处。好在天文学家知道这些盲区在哪,剩下的问题只是把望远镜造出来,送到该去的地方。
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图为AI 生成配图,图源:AI 生成/gpt-image-2
信源:Plait, Phil. "Are astronomers ignoring some of the cosmos?." Scientific American, edited by Lee Billings, 15 May 2026
