本书是丛书“天文望远镜史话”的第五本,全面介绍在电磁波频段以外最新发展的各种天文望远镜,它们分别是引力波、宇宙线和暗物质望远镜。这些特殊的天文望远镜的发展历史已经超过半个世纪。
引力波是一种和电磁波完全不同的辐射,引力波的相对振幅非常小,因此对它的探测也十分困难。令人欣慰的是,美国两台相距3002千米的激光干涉仪式引力波望远镜终于有了收获,在2015年9月14日,它首次探测到了两个质量约为30个太阳质量的黑洞在13亿光年以外并合期间所发出的典型引力波信号。引力波望远镜包括谐振式和迈克耳孙激光干涉仪式两种。早期常温谐振式引力波探测器的灵敏度很低,不可能探测到引力波的任何信息,之后出现了低温谐振式引力波探测器,它们的灵敏度有了很大提高。不过灵敏度最高的是激光干涉仪式的引力波望远镜。其他引力波探测方法包括对脉冲星信号频率变化进行分析、对地球和月球之间的距离变化进行测量和测量三个空间飞行器之间距离变化的方法。
宇宙线粒子和电磁波谱上的伽马射线有很多相似之处,许多伽马射线望远镜本身就是宇宙线探测望远镜。用于探测低能量宇宙线的望远镜主要分布在高山和空间轨道上,而用于特高能量探测的宇宙线望远镜则需要占据很大的面积,它们通常建在地面上。位于阿根廷的有名的皮埃尔·俄歇天文台拥有世界上占地面积最大的天文望远镜。
对暗物质的探测是最近40年内出现的事情。暗物质在理论上分为两种:即速度接近光速的热暗物质和速度很慢的冷暗物质。中微子是目前已经观测到的一种热暗物质,现在中微子探测技术已经十分成熟。冷暗物质望远镜则是近20年才开始发展的。经过诸多努力,天文学家已经制成多种直接探测冷暗物质的装置。
读者如果想了解其他种类的天文望远镜,请查阅本系列丛书的其他分册。