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紫金山天文台等基于SKA先导项目揭示流星射电辐射特性
2018年05月18日

  2018年5月18日,中科院紫金山天文台行星科学研究团队与澳大利亚科廷大学研究人员等合作,通过使用SKA先导项目观测流星雨,给出了流星自发射电辐射在低频波段的谱指数上限,在利用射电观测寻找流星电离余迹自发辐射方面取得重要进展。这一结果对于分析流星自发辐射特性与低频射电暂现现象有重要科学意义。研究成果发表在《英国皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。

  流星电离余迹是流星体在穿过大气层时受热产生的准中性等离子体余迹。从二十世纪三十年代开始,人们发现流星电离余迹能够反射射电波,因此射电回波被用来探测流星路径及判断流星雨的辐射点。对流星电离余迹自发辐射的研究始于五十年代,一些火流星与低频射电暂现现象被同时观测到,有一些甚至伴随着电声。从2014年到2016年,美国长波射电阵 (Long Wavelength Array,LWA) 开展了一项超过20,000小时的观测项目,试图寻找伽马暴在低频波段的辐射。在这个项目中,研究人员发现了40多个与光学流星在时间和空间上对应的射电暂现源,且这些暂现源与过去探测到的流星电离余迹反射地面射电波有明显差别。因此,人们认为LWA探测到了流星余迹的自发射电辐射。

  为深入理解流星自发射电辐射的物理性质,紫金山天文台与澳大利亚科廷大学通过合作,使用SKA低频先导项目默奇森大视场射电阵 (Murchison Widefield Array, MWA) 针对流星雨等进行了300多个小时的观测,并与光学照片对照,在观测图像中寻找流星的自发射电辐射。在这些观测数据中,没有射电暂现源被证实为流星。科研人员根据过去流星雷达的探测结果估算不同辐射流量密度的流星的发生率,并考虑MWA的视场范围、灵敏度和观测时间等限制因素,给出流星自发射电辐射在70-100 MHz波段的谱指数上限为-3.7,置信度95%。该项研究对了解流星自发辐射有科学价值。

  论文第一作者为博士生张翔,指导老师为季江徽研究员与马月华研究员。

  该项研究得到了国家留学基金委员会 (201504910639),国家自然科学基金项目 (11473073, 11573075, 11661161013, 11633009)、中科院行星科学重点实验室等的资助。

  相关文章链接见:https://doi.org/10.1093/mnras/sty930

图1:MWA观测流星的图像。上方为原始图像,下方为差值图像。左侧图像中包括流星散射的地面射电辐射干扰。

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