2005年天龙座流星雨意外爆发分析

按:自从8月出国念书以来一直没能腾出时间在astroleaks上写东西,在学校的时间总是在学业、研究和读论文之间倒腾,既患寡又患不均,同事们一在办公室里讨论起来就觉得自己真是小白一枚,由于对天文太过死心塌地,觉得作壁上观非常没面子;但如果不是因为对天文这么死心塌地,估计这样的生活真得开始叫苦了。总之,在若干次因插不上话而郁郁寡欢之后,我认识到:肚子里没有很多很多的墨水是不行的,于是决定恢复出国前每天坚持读论文的习惯,就算每天读一点也可以。这里要再次感谢黄师兄创立astroleaks的点子,在一个圈子里很多时候总是比自己一个人做事更有动力。

文章:The 2005 Draconid Outburst

背景

  这篇文章本来可以引出一系列八卦,因为第一作者是导师的LP,根据两人发表论文的情况来看,当年应该是一出经典的师兄勾搭师妹或者师妹勾搭师兄的故事的行文和标题一样非常简洁。尽管流星雷达观测从上世纪40-50年代就开始进行,利用雷达观测流星雨活动已经不是什么新鲜事了;但对流星雨活动理论方面的研究却远远落后,某种意义上来说,是要到Asher & McNaught成功预报1999年狮子座流星暴之后,我们才算对流星暴(或流星雨爆发)的动力学本质有些许了解的。但,为这些预报模型提供边界条件仍然是一件比较有挑战的事情。目前最广泛使用的目视观测法,在精度方面强差人意;摄像和照相法各有优势和不足;而雷达法则具有其他各种方法所不具备的优点(比如不受天气影响、全天候、精度高、信息量大等等),可以深入探究某个流星群的一些物理性质。

  天龙座流星雨在20世纪一度非常牛X,但由于其他时间太过悄无声息,给人二等流星雨的感觉(这可以给我们一个教训:考试的话光一次牛X是不行的,起码也得像狮子座流星雨样即使2X也要给人以牛X的感觉)。其部分原因是流星颗粒与地球遭遇速度太小,只有20km/s左右,因此在同等密度之下,产生的流量就远不如其他遭遇速度大的流星群(比如英仙、狮子等等)。2005年的意外爆发事件,尽管事后推算其颗粒物密度比英仙座流星雨高好几倍,但其目视天顶流量却还不到英仙座流星雨的一半。由于大部分流星视亮度太低导致目视观测不到,因此雷达大显身手的时候就到来了。

雷达观测原理

  作为原本在光学中逍遥自在的人来说,一提到雷达原理我就非常头大:什么菲涅耳衍射、什么过密信号、什么T字头的什么螺线…… 虽然导师每次都说“不要紧,这是很难的,多看看就好了”,但我还是对自己的进展感到相当不耐烦。所以在接下来的(但愿能坚持)文章中我可能会反复介绍雷达原理,请各位理解…… 以及请各位大牛指教。

  雷达并不是万能的。如同上面这张图描述的(Brown & Jones, 1995),它的“观测范围”只局限于距离辐射点90度的一个大圆环。为什么呢?我的理解是这好像多普勒效应一样:在火车经过最近点的时候,频率的变化量也达到最大;而对于雷达来说,在某个物理量变化较大的时候,流星就比较容易从背景中显示出来(可惜我还是没特别理解是哪个物理量)。

  雷达的这一特性会导致一个问题,那就是会引起一个观测偏差(observational bias):辐射点接近天顶的时候,观测到的流量反而变小(因为观测区域高度过低),这以雷达的采样区域(collecting area)变化来反映。随着辐射点东升西落,采样区域会出现三个极小:辐射点升起时、上中天时以及落下时;而采样区域的极大出现在辐射点不高不低的时候。同其他观测手段一样,雷达在采样区域过小的时候(本文中采用130km^2作为下限),样本数过小,资料可靠性大大折扣。对采样区域大小的具体计算可参考 Brown & Jones, EM&P, 68, 223. 由于本文所用的CMOR架设在北纬43度上下,天龙座上中天时很接近天顶,所以必须要考虑这个问题。

结论以及模型反演

  本工作精确地测量了2005年天龙座流星雨爆发的精确时间、辐射点、流量以及流星平均速度几个重要参数。重要的一点在于,它首次将精确的观测数据与刚刚获得成功的模型结合起来,对流星雨爆发的动力学原因进行了更深层次的探究。这个模型便是Vaubaillon et al.在2005年发表的模型(参见 Vaubaillon et al. A&A, 439, 751 和 Vaubaillon et al. A&A, 439, 761,回头我会仔细研究一下这两篇文章)。Vaubaillon也是本文的第二作者,他按照自己的模型以及Campbell-Brown的观测结果进行了反演,结果发现模型预报的极大时间、流量以及平均颗粒物直径基本和观测结果吻合,但辐射点却在观测结果的误差范围之外(确切的说是有大概5度的差异),这一偏差在文中没有得到解释。另外,模型预报的速度也较观测结果偏快差不多1km/s^2,这应该是地球大气造成的减速现象。验证和进一步研究这一现象是本人目前的工作之一。

    分享到:

4 Replies to “2005年天龙座流星雨意外爆发分析”

  1. yimingleon

    Firefox 3.6.24 Ubuntu 10.04

    虽然不知道lz在说什么,不过好像很厉害的样子
    以上为2B回复。

    表示对引文感同身受,与诸君共勉
    以上为文艺回复

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *