Forskere giver radar nye evner ved at bruge optiske data om meteorer

Det menes, at over 1, 000 kilogram såkaldt interplanetarisk støv falder til Jorden hver dag. Dette støv produceres af et utal af små svage meteorer, kasserede rester af asteroider og kometer, der passerer Jorden. To måder at studere svage meteorer på er radar og optiske observationer, hver med fordele og begrænsninger. Astronomer har kombineret specifikke observationer med begge metoder, og kan nu bruge radar til at foretage den slags observationer, som tidligere kun optiske teleskoper kunne foretage.

Solsystemet er et travlt sted – ud over de velkendte store kroppe, der er et utalligt stort antal stenede asteroider og iskolde kometer. Disse forbliver for det meste i deres kredsløb langt fra Jorden, men mange strejfer også rundt i solsystemet. Som de gør, de smider materiale på grund af kollisioner, deformationer eller opvarmning. På grund af dette, Jorden er omgivet af små partikler, vi kalder interplanetarisk støv. Ved at undersøge størrelsen og sammensætningen af ​​det interplanetariske støv, astronomer kan indirekte undersøge aktiviteten og sammensætningen af ​​moderkroppene.

"Når du er i rummet, interplanetarisk støv er praktisk talt usynligt. Imidlertid, omkring 1, 000 kilo falder til Jorden hver dag i form af små meteorer, der fremstår som lyse striber på nattehimlen, " sagde astronom Ryou Ohsawa fra Institute of Astronomy ved University of Tokyo. "Vi kan observere disse med jordbaseret radar og optiske instrumenter. Radar er nyttig, da den kan dække store områder og indsamle store aflæsninger, men optiske teleskoper kan give mere detaljerede oplysninger, der er nyttige for vores undersøgelser. Så vi satte os for at bygge bro over dette hul for at øge vores observationskapacitet."

Jordbaseret radar er meget god til at detektere bevægelse af meteorer, men den afslører ikke meget information om meteorernes masse eller sammensætning. Optiske teleskoper og sensorer kan udlede disse detaljer baseret på lyset afgivet af faldende meteorer på grund af interaktion med atmosfæren. Imidlertid, teleskoper har et begrænset synsfelt og manglede indtil for nylig følsomheden til overhovedet at se svage meteorer. Ohsawa og hans team ønskede at give radarobservatorier de optiske kræfter. Efter nogle år, det er endelig lykkedes.

"Vi troede, at hvis man kunne observere nok meteorer samtidigt med både radar og optiske faciliteter, detaljer om meteorerne i de optiske data kan også svare til tidligere usete mønstre i radardataene, " sagde Ohsawa. "Jeg er glad for at kunne rapportere, at dette faktisk er tilfældet. Vi registrerede hundredvis af hændelser over flere år og har nu fået muligheden for at læse information om meteormasse fra subtile signaler i radardata."

I 2009 2010 og 2018, holdet brugte Middle and Upper Atmosphere (MU) Radar-faciliteten, drives af Kyoto University og beliggende i Shigaraki, Shiga præfektur, og Kiso Observatory, drives af University of Tokyo, på Nagano-præfekturets side af Mount Ontake. De er 173 kilometer fra hinanden, hvilket er vigtigt:Jo tættere faciliteterne er, jo mere nøjagtigt kan deres data korreleres. MU peger direkte opad, men Kiso kan vinkles, så det var peget 100 km over MU's websted. Holdet så 228 meteorer med begge faciliteter, hvilket var rigeligt til at udlede et statistisk pålideligt forhold til at forbinde radar og optiske observationer.

"Dataanalyse var besværligt, " sagde Ohsawa. "Et følsomt instrument kaldet Tomo-e Gozen bredfeltskamera monteret på Kiso-teleskopet tog over en million billeder om natten. Dette er for meget for os at analysere manuelt, så vi udviklede software til automatisk at genkende svage meteorer. Af hvad vi har lært her, vi håber at udvide dette projekt og begynde at bruge radar til at undersøge sammensætningen af ​​meteorer. Dette kunne hjælpe astronomer med at udforske kometer og aspekter af solsystemets evolution som aldrig før."