上行:欧文斯谷射电天文台长波阵观测到的2023年10月14日日食的射电图像，下行:同时日食可见图像的示意图。来源:余思杰

研究人员利用先进的欧文斯谷射电天文台长波阵捕捉到了日食“火环”的开创性无线电图像。这项技术有望在太阳观测方面取得重大进展。

新泽西理工学院日地研究中心(NJIT-CSTR)的科学家们以一种前所未有的方式捕捉到了10月14日的日食——记录了第一张日环食著名的“火环”效应的无线电图像。

在那个星期六的几个小时里，美国大陆的大部分地区都能看到日食的部分景象，尽管完整的“火环”效应只有不到五分钟的时间，而且只有在125英里宽的环食路径内的人才能看到。

然而，对射电日蚀的新观测——持续时间比地球上数百万人最近经历的日偏食要长得多，这是由于在射电波长下看到的日冕的延长——产生了持续一个多小时的日食环的惊人图像。

OVRO-LWA:太阳观测的突破

研究人员利用欧文斯谷射电天文台新投入使用的欧文斯谷射电天文台长波阵(OVRO-LWA)，在加利福尼亚州欧文斯谷射电天文台进行了他们的突破性观测，即当月球从地球和最近的恒星之间经过时，从太阳延伸的日冕发出的无线电波。

“最终以这种方式看到一个‘火环’日食是壮观的……我们以前从未见过这种质量的太阳无线电成像，”戴尔·加里说，他是njt - cstr的杰出物理学教授，也是OVRO-LWA项目的联合研究员，该项目由美国国家科学基金会资助。

欧文斯谷射电天文台-长波阵(OVRO-LWA)记录的10月14日日食接近最大掩星时的观测。可见的太阳圆盘和隐蔽的月球边缘分别由实心圆圈和虚线圆圈勾勒出来。值得注意的是，由于波动的电离层对无线电波的折射，射电太阳偶尔会扭曲，这种效果让人想起在波纹的水面下观看太阳。当视频在日出时开始时，这种扭曲在最初的时刻尤为明显。来源:余思杰

“我们通常无法从地面看到日冕，除非在日全食期间，但我们现在可以通过OVRO-LWA一直看到它。这次日食让它变得更加戏剧化。”

NJIT- cstr物理学副教授陈斌说:“从我们位于加州的天文台站点，我们没有在带中看到日环食，但我们已经能够‘看到’它在无线电中清晰地展开，由于它对扩展的日冕的敏感性，它揭示了一个比可见的太阳盘大得多的太阳盘。”他与NJIT研究人员Surajit Mondal和Sijie Yu一起领导了数据减少和处理。

“科学方面，这是一个独特的机会，可以在这些波长下以最高分辨率研究太阳延伸的日冕，利用月球的肢体作为移动的'刀刃'来增加有效的角度分辨率，”陈说。

技术见解和未来的努力

OVRO-LWA是由加州理工学院(Caltech)的Gregg Hallinan领导的一个多机构项目，使用一组352个天线对~20-88 MHz之间的数千个无线电波长进行采样。

对于太阳科学来说，它提供了在这个波长范围内最高质量的射电太阳图像，这个波长范围大约是可见太阳盘的两倍。

哈利南说:“记录这一壮观的事件是一个很好的机会，可以宣布OVRO-LWA作为一个新的无线电设备成功运行，可以研究太阳和许多其他物体，包括系外行星、宇宙射线、早期宇宙等等。”

下一次日环食预计将于2024年10月在南美洲看到，而美国人要等到2039年6月才能在本土看到下一次“火环”日食。然而，明年4月8日，美国中部可以看到的日全食将会更早发生。

然而，研究小组表示，最近的日食事件是用该仪器首次观测太阳的一个杰出例子。有了OVRO-LWA提供的新能力，在不久的将来，令人兴奋的科学有望出现——特别是当当前11年太阳周期的太阳活动在2025年达到预期的“太阳极大期”时。

他说:“我们现在正在研究一个自动化的数据处理管道，很快就会产生接近实时的太阳图像，并向公众开放。”“这些日食图像可以作为这一努力的概念证明。即将推出的前所未有的数据产品将为太阳天文学和空间天气研究开辟新的发现机会。”