基于脉冲星探测地球电离层研究取得进展
近日,中国科学院国家天文台脉冲星和引力物理研究团组成员基于脉冲星的偏振观测,对地球电离层展开了详细研究工作并取得进展,相关研究成果已发表于国际天体物理期刊《The Astrophysical Journal Letters》。
图1:每个小子图展示的结果为:在指定观测日期内(图右上角),电离层中沿观测视线方向上自由电子密度含量(TECLOS)在一天当中的变化情况,其中,红色数据点表示根据脉冲星信号(标记为PSR J0814)计算得到的TECLOS, 不同颜色和线条样式(图上方标注)对应于从不同全球电离层模型中获得的TECLOS。图中浅灰和浅黄色的区域分别对应指定观测日期的晚上和白天。5月7号和6月11号记录了两次午间咬合现象,具体结果详见论文描述。
脉冲星作为宇宙当中稳定且高度偏振的射电源,其射电脉冲信号可以用来进一步研究地球电离层的相关变化,然而,在传统脉冲星的数据处理中,电离层对脉冲星信号的影响常被视为干扰并予以扣除,导致基于脉冲星探测地球电离层的研究较为匮乏。因此,该研究基于LOFAR低频射电望远镜对PSR J0814+7429的偏振观测,进一步研究地球电离层内沿脉冲星观测视线方向上电子密度的变化情况,其结果主要如图1所以。从图中可以看到,在观测视线上,脉冲星偏振信号反演得到的电离层变化与全球电离层模型的预测高度一致,并成功捕捉到电离层午间“咬合”现象。这些结果表明利用脉冲星探测地球的电离层在一定程度上是可行的。未来,随着大量望远镜的投入使用,海量脉冲星观测数据有望与对地卫星探测数据结合使用,进一步提高电离层的探测精度。
论文链接:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae993d