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科研动态

新一代厘米-分米波射电日像仪低频阵成功初光

发表日期:2013-02-01来源:放大 缩小

  新一代厘米-分米波射电日像仪(Chinese Spectral Radioheliograph,CSRH)是同时以高时间、空间和频率分辨率对太阳进行射电频谱成像的设备,将在厘米-分米波段首次如“CT成像”般对日冕进行层析观测,探测日冕大气,研究太阳活动的动力学性质,可望在探索太阳剧烈活动起源和发生、发展规律方面获得原创性成果,并且对空间环境监测和太阳活动预报发挥重要作用。国际与国内同行均期待中国射电日像仪扩展太阳射电探测能力、打开新的观测窗口。Science曾以《星星在中国出现》为题报道“中国正在建设一双地球的新耳朵来聆听我们最近的恒星”。

  2009年CSRH作为国家重大科研装备研制项目(ZDYZ2009-3)正式立项,计划于2013年底在位于内蒙古正镶白旗的明安图观测站建成。CSRH分为两个综合孔径阵列,低频阵(0.4-2GHz)由40面4.5米天线组成,高频阵(2-15GHz)由60面2米天线组成,排列在方圆10平方公里的三条旋臂上。

  由于国外现有的射电日像仪只是在单频或若干点频上成像,而非太阳专用的射电成像设备则难以适应太阳射电爆发的快速变化特点,CSRH是世界上首个太阳射电宽带快速动态频谱成像设备。项目组攻克了一系列关键技术,在国际上首次实现了高性能、超宽带双圆极化馈源和国际太阳观测设备中规模最大的高速相关阵列。至2012年已完成整个低频阵建设和高频阵全部60面天线及其伺服控制单元的现场安装。利用低频阵进行了一系列卫星信号、太阳和天鹅射电源的试观测实验。近日,项目负责人颜毅华与各子系统负责人陈志军、王威、耿立红及其他成员再次前往观测站进行试验观测,以卫星信号为校准源,在1.7GHz上成功获得低频阵的第一张太阳射电图像。

  下图为2013年1月22日6:30 UT由CSRH低频阵观测经过国际通用天文软件应用包CASA系统处理后获得宁静太阳的30ms积分图像,以及同日法国南茜天文台和俄罗斯十字阵在不同频率上的图像。与相近波段的南茜图像相比,基本结构相似,但CSRH图像有新的亮源、细节更丰富,能揭示更多的物理过程,空间分辨率也更高;与SDO卫星极紫外图像进行比对,可以确认这些结果是真实可靠的,初步显现了CSRH强大的探测能力。

  CSRH低频阵的首次出光,进一步验证了射电日像仪的功能与性能。可以期待其按时完工和适时运行,将在未来太阳物理前沿领域的探索中发挥重要作用。

  图:2013年1月22日6:30 UT由CSRH低频阵观测经CASA软件处理获得的30ms积分图像(a),同日法国南茜天文台(b)和俄罗斯十字阵(c)在不同频率上的射电图像,以及SDO卫星193埃波长的极紫外图像(d)。这几天太阳一直处于宁静状态,没有爆发活动。注意CSRH低频阵1.7 GHz图像中的亮源B在432 MHz和5.7 GHz图像中均无显著辐射,但是在极紫外图像上明显对应着亮冕环结构,射电辐射弱的区域对应着冕洞(CH)。

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