研究者らは、アドバンスト・オーエンズ・バレー電波天文台の長波長アレイを使用して、日食の「火の輪」の画期的な電波画像を撮影した。この技術は太陽観測における大きな進歩を約束します。ニュージャージー工科大学太陽地球研究センター (NJIT-CSTR) の科学者たちは、これまでに見たことのない方法で 10 月 14 日の日食を撮影し、金環日食の有名な「火の輪」効果の最初の無線画像を記録しました。
オーエンズバレー電波天文台の長波長アレイによって観測された、2023 年 10 月 14 日の日食の電波画像: 同時に発生した日食の可視光画像の概略図。出典: SijieYu
部分日食は土曜日に数時間、北アメリカ大陸の大部分で見えるが、完全な「火の輪」効果は5分未満しか続かず、金環日食の幅190キロメートルの経路内にいる人にしか見えない。
しかし、地球上の何百万もの人々が経験した最近の部分日食よりもはるかに長く続いた電波日食の新たな観測により、1時間以上続く電波波長での日食リングの驚くべき画像が生成されました。
研究者らは、カリフォルニアに新たに設置されたオーエンズバレー電波天文台長波長アレイ（OVRO-LWA）を使用して、月が地球と最も近い星の間を通過する際に太陽の拡張コロナからの電波の画期的な観測を行った。
「このような形で『リング・オブ・ファイア』日食がついに見られるのは、非常に壮観です。これほどの質の太陽の無線画像をこれまで見たことがありません」と、NJIT-CSTR物理学特別教授であり、国立科学財団から資金提供されているOVRO-LWAプロジェクトの共同研究者であるデール・ゲイリー氏は述べた。
オーエンズバレー電波天文台長波長アレイ (OVRO-LWA) によって記録された、最大掩蔽に近い 10 月 14 日の日食の観測。実線と破線の円は、それぞれ目に見える太陽円盤と掩蔽中の月の縁の輪郭を描きます。特に、電波太陽は、電離層の変動による電波の屈折により時々歪められます。これは、波形の水の下で太陽を見ることを思い出させる効果です。ビデオは日の出から始まるため、この歪みは日の出の早い時間帯に特に目立ちます。画像出典：ユウ・シジエ
「通常、皆既日食のとき以外はコロナを地上から見ることはできませんが、OVRO-LWAを使うとコロナまでずっと見ることができます。今回の日食はさらにドラマチックなものにします。」
「カリフォルニアにある私たちの観測地からは、金環日食の観測ゾーンにはいませんが、電波を通して金環日食全体をはっきりと『見る』ことができます。拡大したコロナに対する電波の感度のおかげで、太陽円盤が可視光線よりもはるかに大きいことがわかります。」 NJIT-CSTR物理学科准教授のChen Bin氏は、NJITの研究者であるSurajit Mondal氏とYu Sijie氏とともにデータ削減と処理作業を主導したと述べた。
「科学的な観点から見ると、これは月の端を動く『ナイフエッジ』として利用し、有効な角度分解能を向上させ、これらの波長で可能な限り最高の分解能で太陽の拡張コロナを研究できるまたとない機会です」とChen Bin氏は述べた。
OVRO-LWA は、カリフォルニア工科大学 (Caltech) の Gregg Hallinan が指揮する複数機関によるプロジェクトで、352 個のアンテナのアレイを使用して、約 20 ～ 88MHz の範囲の数千の無線波長をサンプリングします。太陽科学の場合、目に見える太陽円盤の約 2 倍の大きさであるこの波長範囲での電波太陽の最高品質の画像が得られます。
「この素晴らしい出来事を記録することは、太陽や系外惑星、宇宙線、初期宇宙などを含む他の多くの天体を研究できる新しい無線施設としてOVRO-LWAの運用が成功したことを発表する絶好の機会です」とハリナン氏は述べた。
次回の金環日食は2024年10月に南米で見られると予想されており、アメリカ人が次の「リング・オブ・ファイア」日食を我が国で見るには2039年6月まで待たなければならない。しかし、米国中部で見られる皆既日食は予想より早く、来年4月8日に起こる予定だ。
しかし研究チームは、最近の日食はこの機器を初めて使用して太陽を観察した顕著な例だと述べた。 OVRO-LWA が提供する新機能により、近い将来、特に現在の 11 年太陽周期における太陽活動が 2025 年に予想される「太陽活動極大期」にピークに達するときに、刺激的な科学研究が行われることが期待されています。
「私たちは現在、自動化されたデータ処理パイプラインを開発中です。これにより、間もなくほぼリアルタイムの太陽画像が生成され、一般公開される予定です」とチェン氏は述べました。 「これらの日食画像は、この研究の概念実証です。発売される前例のないデータ製品は、太陽天文学と宇宙天気の研究に新たな発見の機会をもたらすでしょう。」