研究人員利用有關流星的光學數據賦予雷達觀測流星塵的新能力

在太陽系中，彗星和小行星不斷產生微小的顆粒（行星際塵埃），這些微粒充滿了行星際空間。通過按大小檢查行星際塵埃的空間密度和數量，可以研究太陽系中小天體的活動和微小粒子的演化。

人們認為，在地球繞軌道運行的1 au附近，大部分行星際塵埃是由質量約為0.001 mg至10 mg的顆粒組成。這種大小的塵埃具有較低的空間密度，無法通過人造衛星或航天器進行有效研究。另一方面，行星際空間的塵埃每天都傾瀉到地球上。當塵土進入地球時，通過與大氣相互作用被視為流星。流星觀測已廣泛用於行星際塵埃的研究，因為地球大氣本身可以用作巨型探測器。

到目前為止，已經通過使用大功率，大型雷達設備的頂部反射觀測研究了由質量小於或等於10 mg的小塵埃引起的暗流星（弱光流星）。流星頂反射波觀測可以有效發現弱流星，但是存在一個問題，即很難從雷達反射橫截面積中獲得觀測到的塵埃質量。解決此問題的一種方法是使用雷達和可見光同時觀察。通過在頂部反射波和光學觀測中捕獲相同的流星，可以將雷達反射的橫截面積與流星的亮度結合起來，使用光學觀測技術得出塵埃質量。儘管已經進行了嘗試同時觀察的研究，但是由於缺乏光學觀察的靈敏度，所以不能以足夠的精度獲得雷達反射截面積與發光度之間的關係。

該研究小組包括東京大學理學研究生院天文學教育與研究中心特別任命的大澤亮副教授，對東京大學木曾觀測所研製的「巴御前」光學望遠鏡和京都大學生存圈研究所的中高層大氣雷達進行了同步觀測。 「巴御前」是安裝在105厘米施密特望遠鏡上的寬視野CMOS馬賽克相機。 它配備了每秒兩張視頻觀測功能，這對於天文觀測設備而言是不尋常的，甚至可以拍攝光度十等的流星。可以預期，由於中高層大氣雷達觀測到的微小顆粒，流星同時可以用光學望遠鏡拍攝。 從2018年4月18日至21日的四天中，研究小組在木曾觀測所用望遠鏡以秒兩張的速度進行視頻觀察，目標是滋賀縣古加市的中高層大氣雷達上方約一百公里的區域。 （見上圖）

結果發現，頂部反射波觀察捕獲了約0.01mg至1g的粉塵。這表明中高層大氣雷達能夠巡查地球附近存在的大部分星際塵埃。此外，當我們根據觀測到的流星數估算從太空流進地球的物質數量時，估計約為每天一公噸。通過這項研究，我們能夠得出一個重要的指數來估算地球附近存在的行星際塵埃的質量。

【圖、文：節譯自東京大學2020年11月11日新聞公佈】 研究全文將會刊登在2020年12月出版，第194卷《行星與太空科學》期刊

東京大學木曽観測「巴御前」望遠鏡是以日本平安時代末期的軍閥，木曾義仲的愛妾及女戰士巴御前的名字命名。