太赫兹（THz）辐射是频率介于微波与红外之间的电磁波（0.1-10THz），因能穿透星际尘埃、捕捉分子“指纹”而成为天文学观测的重要工具。其独特的频谱窗口，让人类得以窥见恒星形成、星系演化等宇宙关键过程的“隐藏细节”。

太赫兹源

太赫兹源在天文学中的观测特性

太赫兹源的价值源于其不可替代的观测特性，弥补了其他波段（如光学、红外、射电）的局限性：

穿透星际尘埃：银河系中大量恒星形成区被尘埃遮蔽，太赫兹波可穿透尘埃，直接观测内部的气体和新生恒星。

分子“指纹”识别：星际分子（如CO、H₂O、OH等）的rotational跃迁谱线集中在太赫兹频段，可精确分析气体成分、密度和温度。

捕捉低温辐射：星际介质、原行星盘等低温（10-100 K）天体的热辐射主要集中在太赫兹波段，是研究其物理性质的唯一途径。

填补频谱空白：太赫兹波段连接了射电（厘米波）和红外，覆盖了其他波段无法探测的关键物理过程（如恒星形成初期的引力坍缩）。

太赫兹源在天文学中的核心应用场景

恒星形成的“实时直播”

恒星诞生于分子云的引力坍缩，这一过程被尘埃包裹，光学和红外观测难以穿透。太赫兹源通过探测分子云（如CO分子）的谱线，可：

- 追踪气体的密度分布和运动速度，判断坍缩是否启动；

- 测量云核温度（10-20K），确定恒星形成的“种子”是否成熟；

- 发现原恒星周围的吸积盘，揭示行星系统的前身。

例如：ALMA（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列）通过太赫兹观测，首次清晰拍摄到原恒星周围的“行星形成环”。

星系演化的“历史档案”

遥远星系的光线在传播中因宇宙膨胀被红移，其紫外/光学辐射可能红移至太赫兹波段。太赫兹源可：

- 探测高红移星系（z>5）的恒星形成率，追溯宇宙早期星系的“成长史”；

- 分析星系中星际介质的金属丰度，研究星系化学演化；

- 识别星系中心的活动星系核（AGN）喷流的太赫兹辐射，揭示黑洞与星系的协同演化。

宇宙微波背景辐射的“精细测量”

宇宙微波背景（CMB）辐射的微小扰动（如偏振、各向异性）包含宇宙起源的关键信息。太赫兹源可：

- 精确测量CMB的频谱分布，验证宇宙学模型（如ΛCDM模型）；

- 探测CMB与星系际介质的相互作用（如Sunyaev-Zel’dovich效应），间接研究暗物质分布。

太阳系天体的“深层探测”

太赫兹波可穿透彗星彗发、行星大气和卫星冰层：

- 分析彗星中的水分子和有机分子，追溯太阳系的化学起源；

- 探测木星、土星等巨行星大气中的氨、硫化氢等成分，研究大气环流；

- 透过月球、火星极地冰层，寻找地下水资源的太赫兹辐射信号。

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