5月18日,中國科學院紫金山天文臺行星科學研究團隊與澳大利亞科廷大學研究人員等合作,使用SKA先導項目設備觀測流星雨,給出了流星自發射電輻射在低頻波段的譜指數上限,在利用射電觀測尋找流星電離余跡自發輻射方面取得進展。該研究對分析流星自發輻射特性與低頻射電暫現現象有重要科學意義。
流星電離余跡是流星體在穿過大氣層時受熱產生的準中性等離子體余跡。從20世紀30年代開始,人們發現流星電離余跡能夠反射射電波,因此射電回波被用來探測流星路徑及判斷流星雨的輻射點。對流星電離余跡自發輻射的研究始于50年代,一些火流星與低頻射電暫現現象被同時觀測到,有一些甚至伴隨著電聲。從2014年到2016年,美國長波射電陣(Long Wavelength Array,LWA)開展了一項超過20000小時的觀測項目,試圖尋找伽馬暴在低頻波段的輻射。在該項目中,研究人員發現40多個與光學流星在時間和空間上對應的射電暫現源,且這些暫現源與過去探測到的流星電離余跡反射地面射電波有明顯差別。因此,人們認為LWA探測到了流星余跡的自發射電輻射。
為深入理解流星自發射電輻射的物理性質,紫金山天文臺與科廷大學合作,使用SKA低頻先導項目默奇森大視場射電陣(Murchison Widefield Array,MWA) 針對流星雨等進行了300多個小時的觀測,并與光學照片對照,在觀測圖像中尋找流星的自發射電輻射。在這些觀測數據中,沒有射電暫現源被證實為流星。科研人員根據過去流星雷達的探測結果估算不同輻射流量密度的流星的發生率,并考慮MWA的視場范圍、靈敏度和觀測時間等限制因素,給出流星自發射電輻射在70-100MHz波段的譜指數上限為-3.7,置信度95%。
相關研究成果發表在《英國皇家天文學會月刊》上。論文第一作者為博士研究生張翔,指導老師為研究員季江徽、馬月華。該研究得到了國家留學基金委、國家自然科學基金項目、中科院行星科學重點實驗室等的資助。
MWA觀測流星的圖像。上方為原始圖像,下方為差值圖像;左側圖像中包括流星散射的地面射電輻射干擾。