射电天文学家全新校准技术突破地球大气电离层限制|天文|射电|望远镜|电离层|系外行星|超级地球

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原作：荷兰天文研究学校

翻译：郭皓存

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://phys.org/news/2024-04-radio-astronomers-bypass-disturbing-earth.html

使用新旧校准技术的天空观测对比图。左侧为使用迄今最佳校准技术的天空观测图像。右侧为采用新技术后的图像，细节更加清晰，之前的模糊大斑块现在显示为多个分离、清晰的点。图片来源: LOFAR/Groeneveld等。

译者注：“射电”和“无线电”都对应着英文的“Radio”，指的是电磁波谱波长最长、频率最高的一段。中文习惯天文学名词一律使用“射电”，而日常通讯用的则常说“无线电”。阅读时请把两者想成同一个东西就好。

一支由荷兰莱顿大学领导的国际研究团队，使用了他们开发的一种新校准技术，规避了地球电离层的干扰，首次成功在低频范围内制作了清晰的宇宙射电地图。研究团队已经利用这一新方法对古老黑洞释放的等离子体进行了研究，并希望该技术未来可能应用在探测小型恒星周围的系外行星上。

该研究成果已发表于《自然·天文》

(https://www.nature.com/articles/s41550-024-02266-z）。

新方法使研究团队首次成功在16至30 兆赫的频率范围内获取宇宙的清晰射电图像。这一频率覆盖了覆盖了高频（HF，3~30兆赫（MHz））的和甚高频（VHF，30~300兆赫（MHz））的交界处。此前，科学界普遍认为在这一频段内获取清晰的射电图像几乎是不可能的。主要的挑战来自于电离层，它位于地球表面约80公里的高空，其对高频无线电波的反射和折射作用会显著影响这一波段的观测效果。基于同样的原因，高频比较怕干扰，只被用于少数民用广播；而甚高频只有较不受电离层影响的40兆赫以上波段被广泛使用于日常通讯。因此，研究团队能在此波段内获得清晰图像，标志着天文观测技术的一大突破。

研究团队选用了低频阵列（LOFAR）进行观测，这是一个大型的射电望远镜网络，涵盖了荷兰（14站点）、德国（6站点）、英国（1站点）、法国（1站点）、瑞典（1站点）、波兰（3站点）、爱尔兰（1站点）、拉脱维亚（1站点），同时还在意大利和保加利亚规划建站。此望远镜是目前世界顶尖的低频射电望远镜。在技术验证阶段，他们对一些以前仅在较高频率下研究过的星系团进行了观测。