研究人員利用先進的歐文斯山谷射電天文台長波長陣列捕捉到了日食”火環”的突破性無線電圖像。這項技術有望在太陽觀測方面取得重大進展。新澤西理工學院日地研究中心（NJIT-CSTR）的科學家們以一種前所未見的方式捕捉到了10月14日的日食–首次記錄了日環食著名的”火環”效應的無線電圖像。

歐文斯山谷射電天文台長波長陣列觀測到的2023 年10 月14 日日食的射電影像： 日食可見光影像在同一時間的示意圖。來源：Sijie Yu

在周六的幾個小時裡，北美大陸的大部分地區都能看到日偏食，但完整的”火環”效應只持續了不到五分鐘，而且只有在125英里寬的日環食路徑上的人才能看到。

然而，對射電日食的新觀測–持續時間比地球上數百萬人最近經歷的日偏食要長得多，因為在射電波長下產生了日食環持續一個多小時的驚人圖像。

研究人員利用加州歐文斯山谷射電天文台新近投入使用的歐文斯山谷射電天文台長波長陣列（OVRO-LWA），在月球經過地球與最近的恆星之間時，對來自太陽延伸日冕的無線電波進行了突破性觀測。

“最終以這種方式看到’火環’日食是非常壯觀的……我們以前從未見過這種質量的太陽射電成像，”NJIT-CSTR 物理學傑出教授兼OVRO-LWA計畫共同研究員戴爾-加里（Dale Gary）說，該計畫由美國國家科學基金會資助。

歐文斯山谷射電天文台-長波長陣列（OVRO-LWA）記錄的10 月14 日日食接近最大掩星時的觀測結果。實心圓圈和虛線圓圈分別勾勒出可見太陽圓盤和掩星月邊。值得注意的是，由於電離層的波動對無線電波產生折射，射電太陽偶爾會扭曲，這種效果讓人聯想到在波紋狀水面下觀看太陽。由於影片開始於日出時分，這種扭曲在日出初期尤為明顯。圖片來源：餘思傑

「我們通常無法從地面看到日冕，除非在日全食期間，但現在我們可以透過OVRO-LWA 一直看到日冕。這次日食讓它變得更加引人注目。”

“從我們位於加利福尼亞州的觀測站點來看，我們並不在日環食的觀測帶上，但我們卻能通過無線電清楚地’看到’日環食的全過程，由於無線電對延伸日冕的敏感性，它所顯示的日盤比可見光大得多。”新澤西理工學院-CSTR物理系副教授陳斌說，他與新澤西理工學院的研究人員Surajit Mondal和余思傑一起領導了數據縮減和處理工作。

陳斌說：”從科學角度看，這是一個獨特的機會，可以利用月球邊緣作為移動的’刀刃’來提高有效的角度分辨率，從而在這些波長下以盡可能高的分辨率研究太陽的擴展日冕。”

OVRO-LWA是由加州理工學院（Caltech）的Gregg Hallinan指導的多機構項目，它使用一組352個天線對~20-88 MHz之間的數千個無線電波長進行採樣。對於太陽科學來說，它提供了這個波長範圍內射電太陽的最高品質影像，而這個波長範圍大約是可見太陽圓盤的兩倍。

Hallinan說：”記錄這一壯觀事件是宣布OVRO-LWA成功運行的絕佳機會，作為一個新的射電設施，它可以研究太陽和許多其他天體，包括系外行星、宇宙射線、早期宇宙等。”

下一次日環食預計在2024年10月在南美洲出現，而美國人要等到2039年6月才能在本土看到下一次’火環’食。不過，美國中部地區可見的日全食將在明年4 月8 日提早發生。

不過，研究小組表示，最近的日食事件是首次使用該儀器觀測太陽的傑出範例。有了OVRO-LWA 提供的新功能，預計在不久的將來，特別是噹噹前11年太陽週期的太陽活動在2025 年預期的”太陽極大期”達到頂峰時，將會出現令人興奮的科學研究。

陳說：”我們目前正在開發一個自動數據處理管道，它將很快生成近乎實時的太陽圖像，並向公眾提供。這些日食圖像是這項工作的概念驗證。即將推出的前所未有的數據產品將為太陽天文學和空間天氣研究帶來新的發現機會。”