GLEAM-X银河系平面巡天第三期数据发布：低频干涉联合成像揭示银河系非热辐射结构新图景

《Publications of the Astronomical Society of Australia》：GaLactic and extragalactic all-sky Murchison Widefield Array survey eXtended (GLEAM-X) III: Galactic plane

本刊推荐天文学家利用MWA射电望远镜的"扩展"Phase-II配置，对南天银河系平面（233°-1的高质量图像，构建包含98,207个射电源的星表。该研究为超新星遗迹（SNR）、HII区和脉冲星等天体辐射机制研究提供了关键数据支撑。

　　

在银河系演化的探索历程中，天文学家始终面临着一个关键挑战：如何同时捕捉宇宙中既微小又庞大的结构？传统射电巡天往往陷入两难境地——高频观测虽能分辨细节却丢失延展特征，低频观测虽能展现宏观结构但精度有限。这正是银河系平面（Galactic Plane）研究长期存在的观测瓶颈，尤其在对超新星遗迹、恒星形成区等延展天体的探测中表现得尤为明显。

《Publications of the Astronomical Society of Australia》最新发表的研究论文"GALactic and extragalactic all-sky Murchison Widefield Array survey eXtended (GLEAM-X) III: Galactic plane"带来了突破性解决方案。由Silvia Mantovanini领衔的国际团队利用默奇森宽场阵列（MWA）射电望远镜，通过对南天银河系平面3800平方度天区的系统观测，实现了角分辨率45角秒至15度的跨尺度成像，为银河系非热辐射研究开启了新窗口。

研究团队创新性地采用多技术融合方案：首先通过漂移扫描观测策略，利用MWA望远镜Phase-I和Phase-II扩展配置的协同观测，覆盖72-231 MHz频段并划分为20个子波段；采用图像域网格化（IDG）算法进行联合反卷积，有效校正电离层相位畸变；运用方向依赖校准技术处理亮源干扰，特别是对半人马座A等特殊天体的定制化处理；最后通过加权 mosaicking 方法合成最终图像。

观测策略与数据收集

研究整合了GLEAM（2013-2014年）和GLEAM-X（2018-2020年）巡天数据，采用赤纬中心点-72°至+18.3°的七点式观测布局。通过规避137 MHz频段的OrbComm卫星干扰，在72-231 MHz范围内获得1898个成功观测数据，其中GLEAM-X贡献53%，GLEAM贡献47%。

数据预处理与质量优化

针对电离层效应导致的相位失真，研究团队开发了基于NVSS、SUMSS和RACS参考星表的位置校正算法。通过视觉检查剔除异常增益解，采用滑动窗口中值滤波识别射频干扰（RFI），对亮源旁瓣干扰实施相位旋转建模扣除，确保数据质量可靠性。

联合反卷积成像

核心突破在于采用WSCLEAN软件的IDG混合模式，将GPU加速计算与w-stacking技术结合，同时处理GLEAM和GLEAM-X可见度数据。设置Briggs稳健参数-0.25平衡分辨率和灵敏度，通过自动掩模技术（阈值3σ）确保延展源通量保持。

星表构建与验证

基于170-231 MHz宽频图像，使用AEGEAN源提取工具（种子阈值4σ）获得98,207个射电源。通过"先验拟合"技术测量20个子波段通量，光谱拟合显示89,655个源符合简单幂律模型，3,132个源呈现弯曲光谱特征。星表可靠性达99.3%，在233°

超新星遗迹研究的突破性进展

低频观测对超新星遗迹（SNR）研究具有独特优势。以G18.8+0.3（Kes67）为例，研究获得了72-231 MHz完整频谱数据，填补了传统巡天在100 MHz以下的观测空白。数据显示SNR种群存在大量角尺寸达数度的年老遗迹，而当前仅确认约300个SNR，与理论预测的2000个存在显著差距。联合成像技术使得测量延展源频谱成为可能，为研究宇宙线（CR）加速机制提供了关键约束。

HII区热辐射特征识别

通过72-103 MHz（R）、103-134 MHz（G）和139-170 MHz（B）三色合成图像，研究成功区分了热辐射与非热辐射源。HII区在低频因自由-自由吸收呈现蓝色特征，与同步辐射主导的红色非热源形成鲜明对比。这种色区分法为识别被热源混淆的SNR提供了新思路，对理解银河系恒星形成活动具有重要意义。

脉冲星与行星状星云新发现

巡天数据对陡谱源（平均谱指数-1.6）的探测灵敏度显著提升，为脉冲星探测提供了新途径。研究证实10%的脉冲星在400 MHz以下存在频谱转折，可能源于同步自吸收或视线方向气体吸收。对行星状星云NGC 3918的观测获得了α=1.2的幂律谱，验证了低频对星云电离外流研究的适用性。

研究结论部分强调，GLEAM-X银河系平面巡天通过创新性的数据融合方法，成功解决了低频干涉测量中空间尺度覆盖的经典难题。获得的角分辨率45角秒至15度、灵敏度3-6 mJy beam^-1的观测数据，为银河系非热辐射研究建立了新标准。星表中98,207个射电源的精确频谱测量，特别是对延展天体的完整通量恢复，将推动超新星遗迹种群普查、宇宙线传播模型优化、银河系磁场（GMF）结构研究等多个前沿领域的发展。

这项研究的技术路线对下一代低频射电设施（如SKAO）具有重要借鉴意义，证明通过优化算法和观测策略，能够突破传统干涉测量的局限。数据产品已通过Vizier和AAO Data Central平台开放获取，将为全球天文学家研究银河系结构和演化提供宝贵资源。