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• 根據量子力學，光子能量越高則頻率越高，因此不同能量的光，位在電磁頻譜的不同波段。若要觀察宇宙星體或相關資訊，便需要利用能偵測特定波段的天文望遠鏡。
• 二戰後電波天文學迅速發展，天文學家開始觀測可見光以外的波段，並發現了類星體、脈衝星、宇宙微波背景輻射等。
• 目前天文觀測的波段包括無線電波、紅外光、可見光、紫外光、X 射線、γ 射線等，讓人類能捕捉到宇宙的各種樣貌。

西元1800年， 英國天文學家赫歇爾（William Herschel）發現，太陽光裡面存在一種「看不見的光線」，也就是紅外光。現在我們知道，電磁波的頻譜相當廣泛，從短波的y射線，到長波的無線電波，大多光線都無法用肉眼看見。

由於我們的眼睛只能感測到可見光，因此宇宙中的很多事物都無法「眼見為憑」。不過如果能利用科學儀器，偵測來自宇宙的多波段光線，我們的視野就會變得開闊很多。

處處皆是可見光看不到的東西

為什麼物體會發出不同波段的光？根據量子力學，光子如果能量越高，頻率就越高。也就是說，各種不同能量的光，位在電磁頻譜的不同波段。

物體的溫度是決定發光波段的重要因素。太陽表面相當熾熱，約為絕對溫度5700 K，發出的黑體輻射以可見光為主。至於地表和人體，都比太陽冷得多，不太會發出可見光，但是能發出強烈的紅外光，這就是為何我們可用紅外光感測器量體溫。

此外，原子、分子可放出特定能量的光，並在特定頻率形成譜線，相當於化學成分的指紋。許多分子的譜線都位於無線電波，而不是在可見光。還有一些特殊的輻射機制，例如高能粒子在磁場中旋轉時， 會發出「同步輻射」（synchrotron radiation），橫跨眾多波段。

宇宙中的天體大多太遙遠，我們很難把儀器送到現場直接測量，所以大部分天文觀測的途徑都是透過接收光線，也就是分析電磁輻射。而電磁輻射是複雜的物理現象，各種輻射機制發光的主要波段不盡相同。因此，需要靠著多波段觀測，才能捕捉宇宙豐富多變的樣貌。

現在我們從著名的超新星殘骸蟹狀星雲（Crab Nebula，圖一），來看多波段觀測帶來的好處。這顆超新星爆發後，留下了一個中子星，周圍有高能量的粒子在強磁場中旋轉，放出同步輻射。在紫外光和X 射線的影像中，可以清楚看到這些高能量的同步輻射。至於可見光的影像上，則在更外圍顯示了一些絲狀構造。這些絲狀物質是超新星爆炸的拋出物，它們被高能的輻射照射後，原子會發生游離，而後發出可見光。此外，超新星殘骸內部還有不少塵埃，待塵埃吸收光子之後，就可以轉而放出較低能量的紅外光。這個例子告訴我們，即使只是單一的天體內部，各個物理結構所發出的光線，可能就落在不同波段了。因此藉由多波段的觀測，我們才能看清楚天體的全貌，以免落入瞎子摸象的窘境。

圖一：利用多波段觀測，才能拼湊出蟹狀星雲的完整面貌。
（NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T.Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; and Hubble/STScI）

再來看看我們居住的整個銀河系家園，裡頭存在著許多可見光看不到的東西。夜空中璀璨的可見光銀河，只是銀河系的片面樣貌而已。銀河盤面上有厚重的塵埃，可見光無法穿透，因此我們會看到漆黑一片的暗帶。……【更多內容請閱讀科學月刊第627期】