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2024,65(2):12
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.001
摘要：
地基光学天文望远镜是人类探索与研究宇宙的重要手段, 对已有地基光学台址的光学观测环境进行监测分析, 可以为后期设备针对性改造以及观测者调整观测策略提供参考依据, 对提升地基光学设备的观测效能具有重要的意义. 吉林天文观测基地(简称``基地'')隶属于中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站, 位于吉林省吉林市大绥河镇小绥河村南沟约5 km处(东经126.3\circ, 北纬43.8\circ, 海拔高度313m). 基地大气视宁度均值范围约为1.3$''$--1.4$''$、天顶附近V波段的天光背景亮度为20.64magcdotarcsec-2、年晴夜数最高可达270余天, 具有良好的天文观测条件. 吉林天文观测基地于2016年投入运行, 现有1.2m光电望远镜、迷你光电阵列望远镜、大视场光电望远镜阵列、新型多功能阵列结构光电探测平台等多台(套)光电望远镜设备. 利用上述设备, 主要围绕空间目标探测与识别、精密轨道确定、光电探测新方法以及变源天体的多色测光等开展相关研究工作, 与多家国内高校及科研院所保持着良好的合作关系.
地基光学天文望远镜是人类探索与研究宇宙的重要手段, 对已有地基光学台址的光学观测环境进行监测分析, 可以为后期设备针对性改造以及观测者调整观测策略提供参考依据, 对提升地基光学设备的观测效能具有重要的意义. 吉林天文观测基地(简称``基地'')隶属于中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站, 位于吉林省吉林市大绥河镇小绥河村南沟约5 km处(东经126.3\circ, 北纬43.8\circ, 海拔高度313m). 基地大气视宁度均值范围约为1.3$''$--1.4$''$、天顶附近V波段的天光背景亮度为20.64magcdotarcsec-2、年晴夜数最高可达270余天, 具有良好的天文观测条件. 吉林天文观测基地于2016年投入运行, 现有1.2m光电望远镜、迷你光电阵列望远镜、大视场光电望远镜阵列、新型多功能阵列结构光电探测平台等多台(套)光电望远镜设备. 利用上述设备, 主要围绕空间目标探测与识别、精密轨道确定、光电探测新方法以及变源天体的多色测光等开展相关研究工作, 与多家国内高校及科研院所保持着良好的合作关系.
2024,65(2):13
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.002
摘要：
随着射电望远镜口径增大、观测频率提高, 对其指向精度的要求也越来越高. 然而, 望远镜服役于野外台站, 台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略. 由于风扰的时变性, 现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的有效观测时长. 因此, 提出了一种基于风障精确布置改善台址风环境的方法. 通过数值模拟构建了风障仿真模型, 并将仿真结果与风洞实测数据比较, 两种孔隙率风障的平均误差分别为3.7%和6.1%, 保证了风障模型的可靠性. 以新疆奇台射电望远镜(QiTai radio Telescope, QTT)台址为例, 基于QTT台址斜坡地形构建了计算域模型, 开展单风障不同高度、不同孔隙率的系列风场仿真试验, 得到了风障参量与下游挡风效果的关系. 基于单风障合理高度和最优孔隙率设置南北风障, 仿真结果表明在确定高度下最优孔隙率可以组合, 孔隙率0.1-0.1组合的风障挡风效果最优, 南方向来风在天线区域可以有效降低75%以上的风速.
随着射电望远镜口径增大、观测频率提高, 对其指向精度的要求也越来越高. 然而, 望远镜服役于野外台站, 台址风扰对天线指向精度的影响在高频段观测时已不能忽略. 由于风扰的时变性, 现有的抗风方法无法保障大口径高指向精度望远镜在高频段的有效观测时长. 因此, 提出了一种基于风障精确布置改善台址风环境的方法. 通过数值模拟构建了风障仿真模型, 并将仿真结果与风洞实测数据比较, 两种孔隙率风障的平均误差分别为3.7%和6.1%, 保证了风障模型的可靠性. 以新疆奇台射电望远镜(QiTai radio Telescope, QTT)台址为例, 基于QTT台址斜坡地形构建了计算域模型, 开展单风障不同高度、不同孔隙率的系列风场仿真试验, 得到了风障参量与下游挡风效果的关系. 基于单风障合理高度和最优孔隙率设置南北风障, 仿真结果表明在确定高度下最优孔隙率可以组合, 孔隙率0.1-0.1组合的风障挡风效果最优, 南方向来风在天线区域可以有效降低75%以上的风速.
2024,65(2):14
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.003
摘要：
随着天文探测技术的快速发展, 海量的星系图像数据不断产生, 能够及时高效地对星系图像进行形态分类对研究星系的形成与演化至关重要. 针对传统的星系形态分类模型特征选择困难、分类速度慢、准确率受限等难题, 提出一种以Inception-v3神经网络为主干结构, 融合压缩激励(Squeeze and Excitation Network, SE)通道注意力机制的星系形态分类模型. 该模型在斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)样本的测试集准确率高达99.37%. 旋涡星系、圆形星系、中间星系、雪茄状星系与侧向星系的F1值分别为99.33%、99.58%、99.33%、99.41%与99.16%. 该模型与Inception-v3、MobileNet (Mobile Neural Network)和ResNet (Residual Neural Network)网络模型相比, SE-Inception-v3宽度和深度优势表现出更强的特征提取能力, 可以高效识别不同形态的星系, 为未来大型巡天计划的大规模星系形态分类问题提供了一种新方法.
随着天文探测技术的快速发展, 海量的星系图像数据不断产生, 能够及时高效地对星系图像进行形态分类对研究星系的形成与演化至关重要. 针对传统的星系形态分类模型特征选择困难、分类速度慢、准确率受限等难题, 提出一种以Inception-v3神经网络为主干结构, 融合压缩激励(Squeeze and Excitation Network, SE)通道注意力机制的星系形态分类模型. 该模型在斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)样本的测试集准确率高达99.37%. 旋涡星系、圆形星系、中间星系、雪茄状星系与侧向星系的F1值分别为99.33%、99.58%、99.33%、99.41%与99.16%. 该模型与Inception-v3、MobileNet (Mobile Neural Network)和ResNet (Residual Neural Network)网络模型相比, SE-Inception-v3宽度和深度优势表现出更强的特征提取能力, 可以高效识别不同形态的星系, 为未来大型巡天计划的大规模星系形态分类问题提供了一种新方法.
2024,65(2):15
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.004
摘要：
随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.
随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.
2024,65(2):16
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.005
摘要：
星系的形态与星系的形成和演化息息相关, 其形态学分类是星系天文学后续研究的重要一环. 当前海量天文观测数据的出现使得天文数据自动分析方法越来越得到重视, 针对此问题, 利用先进的深度学习骨干网络EfficientNetV2, 分析不同的注意力机制类型和使用节点对网络性能的影响, 构建了一种命名为EfficientNetV2-S-Triplet7 (即在EfficientNetV2-S stage7的$1\times1$卷积层后加入Triplet模块)的改进算法模型来实现星系形态学的自动分类. 使用第二期星系动物园(Galaxy Zoo 2, GZ2)中超过24万张的测光图像作为初始数据进行实验测试. 在对数据进行预处理时采取了尺寸抖动、翻转、色彩畸变等图像增强手段来解决图像数量的不平衡问题. 在同一系列经典和前沿的深度学习算法模型AlexNet、ResNet-34、MobileNetV2、RegNet进行对比实验后, 得出EfficientNetV2-S-Triplet7算法在分类准确率、查全率和F1分数等指标上具有最好的测试结果. 在9375张测试图像中的3项指标值分别可达到89.03%、90.21%、89.93%, 查准率达到89.69%, 在其他模型中排在第3位. 该结果表明将EfficientNetV2-S-Triplet7算法应用于大规模星系数据的形态学分类任务中有很好的效果.
星系的形态与星系的形成和演化息息相关, 其形态学分类是星系天文学后续研究的重要一环. 当前海量天文观测数据的出现使得天文数据自动分析方法越来越得到重视, 针对此问题, 利用先进的深度学习骨干网络EfficientNetV2, 分析不同的注意力机制类型和使用节点对网络性能的影响, 构建了一种命名为EfficientNetV2-S-Triplet7 (即在EfficientNetV2-S stage7的$1\times1$卷积层后加入Triplet模块)的改进算法模型来实现星系形态学的自动分类. 使用第二期星系动物园(Galaxy Zoo 2, GZ2)中超过24万张的测光图像作为初始数据进行实验测试. 在对数据进行预处理时采取了尺寸抖动、翻转、色彩畸变等图像增强手段来解决图像数量的不平衡问题. 在同一系列经典和前沿的深度学习算法模型AlexNet、ResNet-34、MobileNetV2、RegNet进行对比实验后, 得出EfficientNetV2-S-Triplet7算法在分类准确率、查全率和F1分数等指标上具有最好的测试结果. 在9375张测试图像中的3项指标值分别可达到89.03%、90.21%、89.93%, 查准率达到89.69%, 在其他模型中排在第3位. 该结果表明将EfficientNetV2-S-Triplet7算法应用于大规模星系数据的形态学分类任务中有很好的效果.
2024,65(2):17
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.006
摘要：
低表面亮度星系(Low Surface Brightness Galaxy, LSBG)的特征对于理解星系整体特征非常重要, 通过现代的机器学习特别是深度学习算法来搜寻扩充低表面亮度星系样本具有重要意义. LSBG因特征不明显而难以用传统方法进行自动和准确辨别, 但深度学习确具有自动找出复杂且有效特征的优势, 针对此问题提出了一种可用于在大样本巡天观测项目中搜寻LSBG的算法---YOLOX-CS (You Only Look Once version X-CS). 首先通过实验对比5种经典目标检测算法并选择较优的YOLOX算法作为基础算法, 然后结合不同注意力机制和不同优化器, 构建了YOLOX-CS的框架结构. 数据集使用的是斯隆数字化巡天(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)中的图像, 其标签来自于$\alpha.40$-SDSS DR7 (40%中性氢苜蓿巡天与第7次数据发布的斯隆数字化巡天的交叉覆盖天区)巡天项目中的LSBG, 由于该数据集样本较少, 还采用了深度卷积生成对抗网络(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks, DCGAN)模型扩充了实验测试数据. 通过与一系列目标检测算法对比后, YOLOX-CS在扩充前后两个数据集中搜索LSBG的召回率和AP (Average Precision)值都有较好的测试结果, 其在未扩充数据集的测试集中的召回率达到97.75%, AP值达到97.83%, 在DCGAN模型扩充的数据集中, 同样测试集下进行实验的召回率达到99.10%, AP值达到98.94%, 验证了该算法在LSBG搜索中具有优秀的性能. 最后, 将该算法应用到SDSS部分测光数据上, 搜寻得到了765个LSBG候选体.
低表面亮度星系(Low Surface Brightness Galaxy, LSBG)的特征对于理解星系整体特征非常重要, 通过现代的机器学习特别是深度学习算法来搜寻扩充低表面亮度星系样本具有重要意义. LSBG因特征不明显而难以用传统方法进行自动和准确辨别, 但深度学习确具有自动找出复杂且有效特征的优势, 针对此问题提出了一种可用于在大样本巡天观测项目中搜寻LSBG的算法---YOLOX-CS (You Only Look Once version X-CS). 首先通过实验对比5种经典目标检测算法并选择较优的YOLOX算法作为基础算法, 然后结合不同注意力机制和不同优化器, 构建了YOLOX-CS的框架结构. 数据集使用的是斯隆数字化巡天(Sloan Digital Sky Survey, SDSS)中的图像, 其标签来自于$\alpha.40$-SDSS DR7 (40%中性氢苜蓿巡天与第7次数据发布的斯隆数字化巡天的交叉覆盖天区)巡天项目中的LSBG, 由于该数据集样本较少, 还采用了深度卷积生成对抗网络(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks, DCGAN)模型扩充了实验测试数据. 通过与一系列目标检测算法对比后, YOLOX-CS在扩充前后两个数据集中搜索LSBG的召回率和AP (Average Precision)值都有较好的测试结果, 其在未扩充数据集的测试集中的召回率达到97.75%, AP值达到97.83%, 在DCGAN模型扩充的数据集中, 同样测试集下进行实验的召回率达到99.10%, AP值达到98.94%, 验证了该算法在LSBG搜索中具有优秀的性能. 最后, 将该算法应用到SDSS部分测光数据上, 搜寻得到了765个LSBG候选体.
2024,65(2):18
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.007
摘要：
311P/PANSTARRS是一颗活动小行星, 具有小行星和彗星的双重特征, 是中国``天问二号'的探测目标之一. 311P/PANSTARRS直径较小, 约为400 m, 非引力效应可能会对其长期动力学演化产生较大的影响. 通过假定不同表面组分, 研究了Yarkovsky效应对311P/PANSTARRS轨道演化的影响, 讨论了密近交汇、 非破坏性碰撞和YORP (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack)效应等非引力效应, 计算了小行星与大行星密近交汇及碰撞概率, 估计了311P/PANSTARRS达到自转周期分裂极限的时标. 模拟结果显示与纯引力模型相比, Yarkovsky效应可能会加快311P/PANSTARRS离开当前共振区域, 大约在10Myr以后311P/PANSTARRS会离开当前所在共振带, 在表面覆盖风化层的情况下有机会通过v6长期共振成为越火小行星; 在考虑YORP效应的情况下, 311P/PANSTARRS在2 Myr时标内可达到自转周期分裂极限; 在考虑Yarkovsky效应及YORP效应等因素的情况下, 311P/PANSTARRS在10 Myr时标内仍可保持其动力学稳定性, 且YORP效应不会显著影响其半长径偏移量.
311P/PANSTARRS是一颗活动小行星, 具有小行星和彗星的双重特征, 是中国``天问二号'的探测目标之一. 311P/PANSTARRS直径较小, 约为400 m, 非引力效应可能会对其长期动力学演化产生较大的影响. 通过假定不同表面组分, 研究了Yarkovsky效应对311P/PANSTARRS轨道演化的影响, 讨论了密近交汇、 非破坏性碰撞和YORP (Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack)效应等非引力效应, 计算了小行星与大行星密近交汇及碰撞概率, 估计了311P/PANSTARRS达到自转周期分裂极限的时标. 模拟结果显示与纯引力模型相比, Yarkovsky效应可能会加快311P/PANSTARRS离开当前共振区域, 大约在10Myr以后311P/PANSTARRS会离开当前所在共振带, 在表面覆盖风化层的情况下有机会通过v6长期共振成为越火小行星; 在考虑YORP效应的情况下, 311P/PANSTARRS在2 Myr时标内可达到自转周期分裂极限; 在考虑Yarkovsky效应及YORP效应等因素的情况下, 311P/PANSTARRS在10 Myr时标内仍可保持其动力学稳定性, 且YORP效应不会显著影响其半长径偏移量.
2024,65(2):19
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.008
摘要：
利用中国科学院新疆天文台南山观测站26m射电望远镜, 在中心频率1556MHz, 对Crab脉冲星(PSR B0531+21)进行了长达12.6h的连续观测, 观测带宽为512MHz, 时间分辨率为32μs, 研究了巨脉冲辐射的等待时间分布特征. 观测共探测到2097个信噪比大于10的巨脉冲, 对应的流量密度大于100Jy. 巨脉冲的爆发率表现为高度的间歇性, 在较短的时间内具有较高的爆发率, 在相对长的宁静期内巨脉冲的爆发率较低, 尤其是中间脉冲相位内的巨脉冲爆发. 相邻两个巨脉冲的等待时间分布表现为幂律分布特征, 可以用一个非稳态的泊松过程进行模拟, 这表明巨脉冲的爆发是一种独立的随机事件. 此外, 主脉冲和中间脉冲相位上的巨脉冲具有不同的等待时间分布特征, 这意味着脉冲星不同磁极的巨脉冲辐射机制可能是不同的. 这些观测结果对于理解脉冲星的射电辐射机制具有重要意义.
利用中国科学院新疆天文台南山观测站26m射电望远镜, 在中心频率1556MHz, 对Crab脉冲星(PSR B0531+21)进行了长达12.6h的连续观测, 观测带宽为512MHz, 时间分辨率为32μs, 研究了巨脉冲辐射的等待时间分布特征. 观测共探测到2097个信噪比大于10的巨脉冲, 对应的流量密度大于100Jy. 巨脉冲的爆发率表现为高度的间歇性, 在较短的时间内具有较高的爆发率, 在相对长的宁静期内巨脉冲的爆发率较低, 尤其是中间脉冲相位内的巨脉冲爆发. 相邻两个巨脉冲的等待时间分布表现为幂律分布特征, 可以用一个非稳态的泊松过程进行模拟, 这表明巨脉冲的爆发是一种独立的随机事件. 此外, 主脉冲和中间脉冲相位上的巨脉冲具有不同的等待时间分布特征, 这意味着脉冲星不同磁极的巨脉冲辐射机制可能是不同的. 这些观测结果对于理解脉冲星的射电辐射机制具有重要意义.
2024,65(2):20
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.009
摘要：
年轻脉冲星多处于超新星遗迹(Supernova Remnant, SNR)中, 其分为转动供能脉冲星(Rotation-powered SNR-PSR)、磁星(Magnetar)和中心致密天体(Central Compact Object, CCO), 这3类年轻脉冲星有着不同的自旋周期及磁场强度分布. 其中, 遗迹磁星(SNR-Magnetar)的平均自旋周期比转动供能遗迹脉冲星大近一个量级, 平均磁场强度高近两个量级. 同时, 中心致密天体比转动供能遗迹脉冲星的平均磁场强度低近两个量级.这3类年轻脉冲星不同的物理性质, 可能源于其不同的前身星或不同的超新星爆发过程, 也可能源于其中子星诞生后的不同演化过程. 此外, 转动供能遗迹脉冲星比年轻的转动供能非遗迹脉冲星具有更快的平均自旋周期、更大的平均磁场强度和更短的平均特征年龄. 这暗示新诞生的中子星经时间约为$10^5$--$10^6$ yr的演化过程, 其自旋速度将减小近一半, 同时其磁场强度也将衰减近一半.
年轻脉冲星多处于超新星遗迹(Supernova Remnant, SNR)中, 其分为转动供能脉冲星(Rotation-powered SNR-PSR)、磁星(Magnetar)和中心致密天体(Central Compact Object, CCO), 这3类年轻脉冲星有着不同的自旋周期及磁场强度分布. 其中, 遗迹磁星(SNR-Magnetar)的平均自旋周期比转动供能遗迹脉冲星大近一个量级, 平均磁场强度高近两个量级. 同时, 中心致密天体比转动供能遗迹脉冲星的平均磁场强度低近两个量级.这3类年轻脉冲星不同的物理性质, 可能源于其不同的前身星或不同的超新星爆发过程, 也可能源于其中子星诞生后的不同演化过程. 此外, 转动供能遗迹脉冲星比年轻的转动供能非遗迹脉冲星具有更快的平均自旋周期、更大的平均磁场强度和更短的平均特征年龄. 这暗示新诞生的中子星经时间约为$10^5$--$10^6$ yr的演化过程, 其自旋速度将减小近一半, 同时其磁场强度也将衰减近一半.
2024,65(2):21
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.010
摘要：
从海量的天文观测数据中快速搜寻罕见的快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)事件, 干扰缓解是其中一项关键而具有挑战的工作. 射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会淹没真实的天文事件, 还会导致搜寻管线输出大量的假阳性候选体. 由于干扰来源及其种类的复杂性, 目前并没有一种通用的方法可以解决这个问题. 为了降低干扰对FRB观测搜寻的影响, 分析和研究了南山26m射电望远镜L波段观测数据中的干扰情况, 针对主要的窄带干扰和宽带干扰建立了3层次的干扰缓解处理流程, 从而有效缓解了观测数据的干扰污染情况. 将该流程嵌入到FRB色散动态谱搜寻(Dispersed Dynamic Spectra Search, DDSS)管线中, 实验结果表明, 搜寻管线的检测率和检测精度得到了进一步的提高. 该方法为FRB观测数据干扰缓解处理提供了有价值的参考.
从海量的天文观测数据中快速搜寻罕见的快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)事件, 干扰缓解是其中一项关键而具有挑战的工作. 射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会淹没真实的天文事件, 还会导致搜寻管线输出大量的假阳性候选体. 由于干扰来源及其种类的复杂性, 目前并没有一种通用的方法可以解决这个问题. 为了降低干扰对FRB观测搜寻的影响, 分析和研究了南山26m射电望远镜L波段观测数据中的干扰情况, 针对主要的窄带干扰和宽带干扰建立了3层次的干扰缓解处理流程, 从而有效缓解了观测数据的干扰污染情况. 将该流程嵌入到FRB色散动态谱搜寻(Dispersed Dynamic Spectra Search, DDSS)管线中, 实验结果表明, 搜寻管线的检测率和检测精度得到了进一步的提高. 该方法为FRB观测数据干扰缓解处理提供了有价值的参考.
2024,65(2):22
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2024.02.011
摘要：
类星体有剧烈、大幅度的光变现象, 光变研究有助于建立与观测相符的理论模型. 这篇文章从密歇根大学射电天文台数据库收集了类星体3C 446射电4.8、8.0和14.5GHz波段的长期观测数据. 传统的线性方法难以分析复杂的光变现象, 文章采用了集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)方法和非线性分析方法相结合, 从混沌动力学特性、分形特性和周期性多角度对类星体光变随时间演化的规律进行了较全面的分析, 并重点对比分析了除去周期成分或混沌成分前后, 光变的周期性和非线性特性是否存在明显区别. 分析结果表明, 类星体3C 446射电波段光变资料由周期成分、趋势成分和混沌成分组成, 光变具有周期性、混沌性和分形特性. 除去混沌成分和趋势成分后的光变周期与原始光变资料的周期完全相同, 而两者的混沌和分形特性有明显不同. 从饱和关联维数来看, 重构动力学系统时, 除去周期成分和趋势成分后的光变资料比原始光变资料需要更多的独立参量, Kolmogorov熵值表明前者信息的损失率比后者大, 系统的混沌程度更高, 系统也更复杂, Hurst值表明后者自相似性和长程相关性比前者略强.
类星体有剧烈、大幅度的光变现象, 光变研究有助于建立与观测相符的理论模型. 这篇文章从密歇根大学射电天文台数据库收集了类星体3C 446射电4.8、8.0和14.5GHz波段的长期观测数据. 传统的线性方法难以分析复杂的光变现象, 文章采用了集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)方法和非线性分析方法相结合, 从混沌动力学特性、分形特性和周期性多角度对类星体光变随时间演化的规律进行了较全面的分析, 并重点对比分析了除去周期成分或混沌成分前后, 光变的周期性和非线性特性是否存在明显区别. 分析结果表明, 类星体3C 446射电波段光变资料由周期成分、趋势成分和混沌成分组成, 光变具有周期性、混沌性和分形特性. 除去混沌成分和趋势成分后的光变周期与原始光变资料的周期完全相同, 而两者的混沌和分形特性有明显不同. 从饱和关联维数来看, 重构动力学系统时, 除去周期成分和趋势成分后的光变资料比原始光变资料需要更多的独立参量, Kolmogorov熵值表明前者信息的损失率比后者大, 系统的混沌程度更高, 系统也更复杂, Hurst值表明后者自相似性和长程相关性比前者略强.
显示模式：
2020,61(1):10, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.010
摘要：
银河系光行差, 或称为长期光行差漂移,是由于太阳系质心绕着银河系中心做轨道运动的加速度引起的视自行效应,量级大约为5\uasyr.在21世纪之前, 由于观测精度尚未达到如此高的程度, 人们很少讨论银河系光行差效应.随着甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometer, VLBI)在基本天文学中的广泛应用和欧洲空间局(European Space Agency, ESA)的第2代微角秒天体测量卫星\gaia的问世,该效应显得逐渐重要.由于河外源的分布不均匀, 银河系光行差效应会使得河外源天球参考架缓慢旋转,进而需要修正地球岁差参数, 其中岁差速率的改正值大约为1\uasyr.对于微角秒精度的VLBI和\gaia参考架, 银河系光行差将会引起框架扭曲,在两者的连接过程中, 也是必须考虑的系统效应.
银河系光行差, 或称为长期光行差漂移,是由于太阳系质心绕着银河系中心做轨道运动的加速度引起的视自行效应,量级大约为5\uasyr.在21世纪之前, 由于观测精度尚未达到如此高的程度, 人们很少讨论银河系光行差效应.随着甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometer, VLBI)在基本天文学中的广泛应用和欧洲空间局(European Space Agency, ESA)的第2代微角秒天体测量卫星\gaia的问世,该效应显得逐渐重要.由于河外源的分布不均匀, 银河系光行差效应会使得河外源天球参考架缓慢旋转,进而需要修正地球岁差参数, 其中岁差速率的改正值大约为1\uasyr.对于微角秒精度的VLBI和\gaia参考架, 银河系光行差将会引起框架扭曲,在两者的连接过程中, 也是必须考虑的系统效应.
2019,60(4):57-66, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.04.005
摘要：
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递. 随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新, 卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月, 北斗三号卫星导航系统正式开通, 为``一带一路'国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务. 综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战, 针对上述问题, 阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标. 与GPS等其他GNSS系统进行比较, 分析了不同导航系统技术特点. 最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图, 为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递. 随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新, 卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月, 北斗三号卫星导航系统正式开通, 为``一带一路'国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务. 综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战, 针对上述问题, 阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标. 与GPS等其他GNSS系统进行比较, 分析了不同导航系统技术特点. 最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图, 为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.
2020,61(1):9, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.009
摘要：
从相关文献中获得Fermi耀变体(blazar)的射电(R) 1.4GHz、光学(O) 4.68 times 1014Hz、X-ray (X) 1keV和gamma-ray (gamma) 1GeV辐射流量密度, 计算了上述波段两两之间的6个有效谱指数$\alpha_RO$、$\alpha_RX$、$\alpha_{\rm R\gamma
从相关文献中获得Fermi耀变体(blazar)的射电(R) 1.4GHz、光学(O) 4.68 times 1014Hz、X-ray (X) 1keV和gamma-ray (gamma) 1GeV辐射流量密度, 计算了上述波段两两之间的6个有效谱指数$\alpha_RO$、$\alpha_RX$、$\alpha_{\rm R\gamma
2019,60(6):1-16, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.001
摘要：
天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节, 也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一. 现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用, 不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间. 以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨, 以现有算法为研究基础, 天体自动搜索软件系统得到设计和开发. 该系统包含友好的交互式用户操作界面, 具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能. 该系统对于大天区图以及图像集, 均能够很好地进行自动化处理. 测试结果显示, 上述方法对于天体搜索的改进有一定成效. 后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发, 以适应更多的需求.
天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节, 也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一. 现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用, 不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间. 以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨, 以现有算法为研究基础, 天体自动搜索软件系统得到设计和开发. 该系统包含友好的交互式用户操作界面, 具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能. 该系统对于大天区图以及图像集, 均能够很好地进行自动化处理. 测试结果显示, 上述方法对于天体搜索的改进有一定成效. 后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发, 以适应更多的需求.
2020,61(1):1, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.001
摘要：
接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备. 接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度. 常规方法就是使用经典的冷热负载法, 将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值, 之后再据此对射电源做进一步标定. 通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台, 使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度, 并与传统冷热负载法的测试结果进行比对. 结果显示, 在晴好天气条件下, 斩波轮法在30\circ、90\circ仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%, 可以很好地应用于实际噪声温度测试中; 但在5\circ仰角测试中, 由于过低仰角引入了地面噪声, 使得斩波轮法的测试误差上升至20%--30%之间而无法使用. 希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测, 从而完善斩波轮技术的应用, 使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.
接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备. 接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度. 常规方法就是使用经典的冷热负载法, 将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值, 之后再据此对射电源做进一步标定. 通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台, 使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度, 并与传统冷热负载法的测试结果进行比对. 结果显示, 在晴好天气条件下, 斩波轮法在30\circ、90\circ仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%, 可以很好地应用于实际噪声温度测试中; 但在5\circ仰角测试中, 由于过低仰角引入了地面噪声, 使得斩波轮法的测试误差上升至20%--30%之间而无法使用. 希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测, 从而完善斩波轮技术的应用, 使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.
2019,60(5):63-84, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.05.007
摘要：
宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一. 一直以来, 超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源. 多波段观测表明, 超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV ($ 10^{15} $ eV)能量. 扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一, 而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台. 近年来, 一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究. 新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用, 深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性, 构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型, 不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常, 还自然地形成能谱膝区, 甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区. 该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散, 这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.
宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一. 一直以来, 超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源. 多波段观测表明, 超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV ($ 10^{15} $ eV)能量. 扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一, 而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台. 近年来, 一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究. 新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用, 深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性, 构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型, 不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常, 还自然地形成能谱膝区, 甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区. 该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散, 这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.
2020,61(1):2, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.002
摘要：
2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达 100ks的观测. 采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和 加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform, WWZ)两种方法对数据进行分析, 发现存在着sim2.24 h和sim4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO), 其置信度分别为7.3sigma和4.8sigma. 这两个QPO信号的周期具有大约1:2 (1:1.83)的关系. 在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号, 表明这是一种暂现现象. ESO 113-G010中心黑洞的质量$ M_{\rm BH
2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达 100ks的观测. 采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和 加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform, WWZ)两种方法对数据进行分析, 发现存在着sim2.24 h和sim4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO), 其置信度分别为7.3sigma和4.8sigma. 这两个QPO信号的周期具有大约1:2 (1:1.83)的关系. 在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号, 表明这是一种暂现现象. ESO 113-G010中心黑洞的质量$ M_{\rm BH
2019,60(6):17-25, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.002
摘要：
大型光纤陀螺仪可以精确测量地球自转角速率, 进而可以运用于世界时(UT1)的解算工作中. 光纤陀螺仪包含的噪声会影响测量的精确度以及稳定性, 运用Allan方差可以对光纤陀螺仪的输出数据进行噪声分析, 同时对陀螺仪测量数据进行功率谱分析, 分析测量数据中存在的高频振动变化影响, 并结合分析结果, 从数据处理方法上提出改进措施. 分析结果可以对光纤陀螺仪的改进以及数据处理方法的建立提供参考.
大型光纤陀螺仪可以精确测量地球自转角速率, 进而可以运用于世界时(UT1)的解算工作中. 光纤陀螺仪包含的噪声会影响测量的精确度以及稳定性, 运用Allan方差可以对光纤陀螺仪的输出数据进行噪声分析, 同时对陀螺仪测量数据进行功率谱分析, 分析测量数据中存在的高频振动变化影响, 并结合分析结果, 从数据处理方法上提出改进措施. 分析结果可以对光纤陀螺仪的改进以及数据处理方法的建立提供参考.
2020,61(1):6, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.006
摘要：
伴随着引力波事件GW170817的短暴GRB (Gamma-Ray Burst) 170817A首次提供了双中子星并合与短暴相联系的直接证据. 但是短暴GRB 170817A具有非常弱的光度, 意味着观测的视线方向可能偏离喷流轴方向. 根据短暴静止系的峰值能量$E_{p, i
伴随着引力波事件GW170817的短暴GRB (Gamma-Ray Burst) 170817A首次提供了双中子星并合与短暴相联系的直接证据. 但是短暴GRB 170817A具有非常弱的光度, 意味着观测的视线方向可能偏离喷流轴方向. 根据短暴静止系的峰值能量$E_{p, i
2020,61(1):7, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.007
摘要：
为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题, 提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略. 首先, 利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性, 对数据进行处理并构建检索策略; 其次, 结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点, 构建空间目标光学特性数据混合存储策略, 并设计了数据检索体系结构; 最后, 选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证. 实验结果表明, 存储数值数据情况下, 混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍; 存储数值数据和图像文件情况下, 提高超过34倍; 在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升. 提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.
为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题, 提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略. 首先, 利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性, 对数据进行处理并构建检索策略; 其次, 结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点, 构建空间目标光学特性数据混合存储策略, 并设计了数据检索体系结构; 最后, 选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证. 实验结果表明, 存储数值数据情况下, 混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍; 存储数值数据和图像文件情况下, 提高超过34倍; 在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升. 提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.
2020,61(1):3, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.003
摘要：
伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个gamma射线偏振仪, 于 2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行, 主要用于探测在50--500keV能区的硬X射线辐射的线偏振. POLAR由25个模块组成, 每个模块有64个塑料闪烁体棒, 总计有1600个塑料闪烁体棒, 具有较大的有效探测面积和视场. 在轨运行期间探测到多个小耀斑, 它们的硬X射线光子能量通常小于50\ keV, 无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析. 结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50\ keV的低能相对定标. 虽然定标得到的能量阈值($\sim $10\ keV)和转换因子相对稳定, 但是和高能定标给出的结果相比有显著差异, 并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.
伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个gamma射线偏振仪, 于 2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行, 主要用于探测在50--500keV能区的硬X射线辐射的线偏振. POLAR由25个模块组成, 每个模块有64个塑料闪烁体棒, 总计有1600个塑料闪烁体棒, 具有较大的有效探测面积和视场. 在轨运行期间探测到多个小耀斑, 它们的硬X射线光子能量通常小于50\ keV, 无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析. 结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50\ keV的低能相对定标. 虽然定标得到的能量阈值($\sim $10\ keV)和转换因子相对稳定, 但是和高能定标给出的结果相比有显著差异, 并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.
2020,61(1):4, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.004
摘要：
基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量, 利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品, 实现了北斗全视法时间比对. 以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间, 首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响, 然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除, 分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后, 将2者再做差, 便得到了北斗全视时间比对结果. 以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象, 开展了长基线北斗全视时间比对试验, 获得北斗全视时间传递结果, 最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估. 结果表明: 北斗全视时间比对的天稳为$10^{-14
基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量, 利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品, 实现了北斗全视法时间比对. 以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间, 首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响, 然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除, 分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后, 将2者再做差, 便得到了北斗全视时间比对结果. 以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象, 开展了长基线北斗全视时间比对试验, 获得北斗全视时间传递结果, 最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估. 结果表明: 北斗全视时间比对的天稳为$10^{-14
2020,61(1):11, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.011
摘要：
宇宙再电离是宇宙从黑暗时期到完全电离过渡的重要阶段, 也是宇宙学研究的一个非常重要的课题, 但是目前为止人们对宇宙再电离仍然缺乏足够精确的观测, 其中最大的问题是微弱的有效信号往往淹没于巨大的前景噪声中因而很难提取出来. 本工作中研究了宇宙再电离时代的动力学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应(Kinetic Sunyaev-Zel'dovich, kSZ)、X射线背景以及与中性氢的21 cm信息的互相关. 由于不同观测途径之间的互相关能够有效去除不相干噪声的干扰, 这些研究成果有助于从未来的观测结果中提取出有用的宇宙再电离信号. 由于kSZ效应和21 cm信息(kSZ-21 cm)的互相关在小尺度上可以完全忽略, 因此重点研究了kSZ平方(kSZ2)和21 cm信息(kSZ2-21 cm)的互相关. 首先利用半解析数值模拟(21CMFAST)构建了宇宙再电离时代的kSZ效应的2维分布以及随红移演化的21 cm信息, 在此基础上计算了kSZ2-21 cm互相关及其随红移的演化. 研究表明, 当宇宙的平均电离率$x_e\lesssim 0.7$时, kSZ2的扰动主要由电离泡的分布主导, 因此kSZ2-21 cm互相关为负; 而当$0.8\lesssim x_e<1$时, kSZ2-21 cm互相关由中性氢的分布主导, 所以互相关为正. 不同的是在非常高的红移处, 当$x_e<0.15$, 21 cm信息的扰动由与物质密度扰动正相关的自旋温度主导, kSZ2-21 cm互相关为正. kSZ2-21 cm互相关信号的观测需要首先用维纳滤波滤除原初宇宙微波背景辐射(CMB)在大尺度上的各向异性污染. 研究发现, 平方公里阵列望远镜(SKA)和当前的地基CMB实验能够以很高的信噪比观测kSZ2-21 cm互相关, 如SKAsim10 h的积分和1.7$^\prime$分辨率以及3.4muK噪声水平的CMB实验在$x_e=0.2$、0.5、0.9时的信噪比分别能达到51、60、37. 宇宙再电离时代的X射线背景主要由X射线双星、中心吸积黑洞以及受激波加热的星际介质贡献. 利用宇宙学流体动力学和辐射转移数值模拟研究了这些高能辐射源对宇宙X射线背景的贡献以及与21 cm信息的互相关. 研究发现这些辐射源对宇宙X射线背景的贡献只占当前软频段0.5--2$\rm keV$的观测结果的sim5%以及硬频段2--8$\rm keV$的sim4%, 这些源对宇宙X射线背景分布的自相关功率谱的贡献小于当前观测结果的sim2%, 因此几乎无法直接用宇宙X射线背景的观测研究宇宙再电离. 借助于21 cm信息的红移信息, 宇宙X射线背景和21 cm信息的互相关(Xray-21 cm)能够研究高红移X射线源的许多性质. 研究表明, 在宇宙再电离的早期, Xray-21 cm互相关为正, 而当星系际介质被高度电离时, Xray-21 cm互相关则为负. Xray-21 cm互相关从正到负的过渡与高红移X射线源的模型以及研究的空间尺度的大小有关. 一般来说, X射线源的辐射越强过渡发生的越早, 同时在越小的空间尺度上过渡也越早. 以SKA望远镜作为21厘米实验的参考仪器, 并假设高精度X射线巡天实验能够分辨并移除辐射流量$> 10^{-15} \rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 2者的联合观测的信噪比$<1$, 而如果X射线巡天实验能够识别$>10^{-17}\rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 那么在$x_e=0.5$时累积的信噪比最高可以达到$\sim 5$.
宇宙再电离是宇宙从黑暗时期到完全电离过渡的重要阶段, 也是宇宙学研究的一个非常重要的课题, 但是目前为止人们对宇宙再电离仍然缺乏足够精确的观测, 其中最大的问题是微弱的有效信号往往淹没于巨大的前景噪声中因而很难提取出来. 本工作中研究了宇宙再电离时代的动力学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应(Kinetic Sunyaev-Zel'dovich, kSZ)、X射线背景以及与中性氢的21 cm信息的互相关. 由于不同观测途径之间的互相关能够有效去除不相干噪声的干扰, 这些研究成果有助于从未来的观测结果中提取出有用的宇宙再电离信号. 由于kSZ效应和21 cm信息(kSZ-21 cm)的互相关在小尺度上可以完全忽略, 因此重点研究了kSZ平方(kSZ2)和21 cm信息(kSZ2-21 cm)的互相关. 首先利用半解析数值模拟(21CMFAST)构建了宇宙再电离时代的kSZ效应的2维分布以及随红移演化的21 cm信息, 在此基础上计算了kSZ2-21 cm互相关及其随红移的演化. 研究表明, 当宇宙的平均电离率$x_e\lesssim 0.7$时, kSZ2的扰动主要由电离泡的分布主导, 因此kSZ2-21 cm互相关为负; 而当$0.8\lesssim x_e<1$时, kSZ2-21 cm互相关由中性氢的分布主导, 所以互相关为正. 不同的是在非常高的红移处, 当$x_e<0.15$, 21 cm信息的扰动由与物质密度扰动正相关的自旋温度主导, kSZ2-21 cm互相关为正. kSZ2-21 cm互相关信号的观测需要首先用维纳滤波滤除原初宇宙微波背景辐射(CMB)在大尺度上的各向异性污染. 研究发现, 平方公里阵列望远镜(SKA)和当前的地基CMB实验能够以很高的信噪比观测kSZ2-21 cm互相关, 如SKAsim10 h的积分和1.7$^\prime$分辨率以及3.4muK噪声水平的CMB实验在$x_e=0.2$、0.5、0.9时的信噪比分别能达到51、60、37. 宇宙再电离时代的X射线背景主要由X射线双星、中心吸积黑洞以及受激波加热的星际介质贡献. 利用宇宙学流体动力学和辐射转移数值模拟研究了这些高能辐射源对宇宙X射线背景的贡献以及与21 cm信息的互相关. 研究发现这些辐射源对宇宙X射线背景的贡献只占当前软频段0.5--2$\rm keV$的观测结果的sim5%以及硬频段2--8$\rm keV$的sim4%, 这些源对宇宙X射线背景分布的自相关功率谱的贡献小于当前观测结果的sim2%, 因此几乎无法直接用宇宙X射线背景的观测研究宇宙再电离. 借助于21 cm信息的红移信息, 宇宙X射线背景和21 cm信息的互相关(Xray-21 cm)能够研究高红移X射线源的许多性质. 研究表明, 在宇宙再电离的早期, Xray-21 cm互相关为正, 而当星系际介质被高度电离时, Xray-21 cm互相关则为负. Xray-21 cm互相关从正到负的过渡与高红移X射线源的模型以及研究的空间尺度的大小有关. 一般来说, X射线源的辐射越强过渡发生的越早, 同时在越小的空间尺度上过渡也越早. 以SKA望远镜作为21厘米实验的参考仪器, 并假设高精度X射线巡天实验能够分辨并移除辐射流量$> 10^{-15} \rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 2者的联合观测的信噪比$<1$, 而如果X射线巡天实验能够识别$>10^{-17}\rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 那么在$x_e=0.5$时累积的信噪比最高可以达到$\sim 5$.
2019,60(6):105-115, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.010
摘要：
详细分析了一次太阳低层大气磁场重联触发的喷流事件. 这次喷流发生在2014年8月1日, 爆发自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)活动区12127边缘的一个卫星黑子处. 该喷流爆发包括日浪、紫外喷流、极紫外高温和低温喷流. 大熊湖太阳天文台(Big Bear Solar Observatory, BBSO)的Goode Solar Telescope (GST)高分辨率氧化钛(TiO)谱线的光球观测显示, 喷流爆发过程中, 卫星黑子一直衰减. 到喷流结束, 卫星黑子面积共减少了80%. 在此过程中, 太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日球磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的视向磁场观测表明, 该卫星黑子对应的负极磁场与相邻的正极磁场发生明显对消, 产生喷流足部亮点. 根据SDO卫星太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的多波段观测, 该足部亮点首先出现在紫外1600{\AA
详细分析了一次太阳低层大气磁场重联触发的喷流事件. 这次喷流发生在2014年8月1日, 爆发自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)活动区12127边缘的一个卫星黑子处. 该喷流爆发包括日浪、紫外喷流、极紫外高温和低温喷流. 大熊湖太阳天文台(Big Bear Solar Observatory, BBSO)的Goode Solar Telescope (GST)高分辨率氧化钛(TiO)谱线的光球观测显示, 喷流爆发过程中, 卫星黑子一直衰减. 到喷流结束, 卫星黑子面积共减少了80%. 在此过程中, 太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日球磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的视向磁场观测表明, 该卫星黑子对应的负极磁场与相邻的正极磁场发生明显对消, 产生喷流足部亮点. 根据SDO卫星太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的多波段观测, 该足部亮点首先出现在紫外1600{\AA
2019,60(5):44-54, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.05.005
摘要：
按照目前的国际规范, 高精度GNSS (Global Navigation Satellite System)轨道产品一般以天为周期进行发布, 提供给用户使用. 连续使用多天的产品存在不同天间的跳变问题. 利用德国地学研究中心(GFZ)、欧洲定轨中心(COD)、欧空局(ESA)、美国喷气试验室(JPL)以及上海天文台(SHA)共5个GNSS分析中心2013---2017年的轨道产品, 分析了轨道跳变的特性. 计算结果表明: GFZ、COD、ESA、SHA和JPL的3维轨道跳变平均分别为7.79cm、1.51cm、7.77cm、11.75cm和2.51cm. 轨道跳变序列的周期特性分析表明: 序列存在90d、120d、340d左右的显著周期项, 对应于海潮对地球自转的影响, 其振幅为数毫米至1cm左右. 表明精密轨道确定需要进一步精化该项模型; GPS的跳变序列还存在与卫星星座相关的175d和352d左右的交点年显著周期项. 此外, 针对COD产品外推轨道的分析, 验证了地球反照辐射压和太阳光压模型等动力学模型对轨道的差异.
按照目前的国际规范, 高精度GNSS (Global Navigation Satellite System)轨道产品一般以天为周期进行发布, 提供给用户使用. 连续使用多天的产品存在不同天间的跳变问题. 利用德国地学研究中心(GFZ)、欧洲定轨中心(COD)、欧空局(ESA)、美国喷气试验室(JPL)以及上海天文台(SHA)共5个GNSS分析中心2013---2017年的轨道产品, 分析了轨道跳变的特性. 计算结果表明: GFZ、COD、ESA、SHA和JPL的3维轨道跳变平均分别为7.79cm、1.51cm、7.77cm、11.75cm和2.51cm. 轨道跳变序列的周期特性分析表明: 序列存在90d、120d、340d左右的显著周期项, 对应于海潮对地球自转的影响, 其振幅为数毫米至1cm左右. 表明精密轨道确定需要进一步精化该项模型; GPS的跳变序列还存在与卫星星座相关的175d和352d左右的交点年显著周期项. 此外, 针对COD产品外推轨道的分析, 验证了地球反照辐射压和太阳光压模型等动力学模型对轨道的差异.
2020,61(1):8, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.008
摘要：
赋形旋转抛物面天线母线拟合常用的方法包括多项式整体拟合和等间隔分段拟合, 多项式整体拟合结果阶次高、计算量大, 且高阶多项式在边缘处拟合的结果容易振荡; 而等间隔分段拟合则是对母线数据按等间隔分段, 分段方式具有一定的盲目性, 容易造成拟合参数多、光滑性差等问题. 针对上述问题, 提出了一种基于母线拟合残差分布的自适应分段拟合方法, 该方法包括初始整体拟合和分段拟合两步, 初始整体拟合用以确定各离散点的拟合残差分布, 分段拟合先参照残差分布情况对离散点数据分段, 然后采用低阶多项式对各段数据进行拟合. 经过实例拟合对比, 该方法可避免高阶拟合的不稳定性, 减少了分段数, 更适用于赋形旋转抛物面天线母线的拟合.
赋形旋转抛物面天线母线拟合常用的方法包括多项式整体拟合和等间隔分段拟合, 多项式整体拟合结果阶次高、计算量大, 且高阶多项式在边缘处拟合的结果容易振荡; 而等间隔分段拟合则是对母线数据按等间隔分段, 分段方式具有一定的盲目性, 容易造成拟合参数多、光滑性差等问题. 针对上述问题, 提出了一种基于母线拟合残差分布的自适应分段拟合方法, 该方法包括初始整体拟合和分段拟合两步, 初始整体拟合用以确定各离散点的拟合残差分布, 分段拟合先参照残差分布情况对离散点数据分段, 然后采用低阶多项式对各段数据进行拟合. 经过实例拟合对比, 该方法可避免高阶拟合的不稳定性, 减少了分段数, 更适用于赋形旋转抛物面天线母线的拟合.
2019,60(4):14-25, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.04.002
摘要：
明代中期兴起的地方志和私人著作, 记载了许多天象事件, 日食记录是其中重要内容. 地方性日食记录的精华集中在对日全食现象的生动描述, 地方志记录的最大价值是一次日全食的多个见全食点. 明代中国东部地区发生了15次中心日食. 明后期的10次中, 8次都有大量的地方性记录. 讨论了明代地方性日食记录的各种特点, 并重点展示了这8次日全食在全国各地的观测地点分布以及对日全食景象的生动描述.
明代中期兴起的地方志和私人著作, 记载了许多天象事件, 日食记录是其中重要内容. 地方性日食记录的精华集中在对日全食现象的生动描述, 地方志记录的最大价值是一次日全食的多个见全食点. 明代中国东部地区发生了15次中心日食. 明后期的10次中, 8次都有大量的地方性记录. 讨论了明代地方性日食记录的各种特点, 并重点展示了这8次日全食在全国各地的观测地点分布以及对日全食景象的生动描述.
2020,61(1):5, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.005
摘要：
利用地面中子监测器数据, 通过构建一个近似方程来进行拟合, 给出2017年9月的福布希型下降的时间结构和最大下降幅度, 并分析了中子监测器所处的海拔、地理经度、地理纬度和截止刚度等对福布希型下降的时间结构和下降幅度的影响.
利用地面中子监测器数据, 通过构建一个近似方程来进行拟合, 给出2017年9月的福布希型下降的时间结构和最大下降幅度, 并分析了中子监测器所处的海拔、地理经度、地理纬度和截止刚度等对福布希型下降的时间结构和下降幅度的影响.
2019,60(3):33-43, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.03.021
摘要：
基于最小二乘法原理的速度因子方法是保流形结构算法中效率最高、稳定性最好、应用最广的方法. 利用速度因子方法讨论了主星为辐射源, 伴星为扁球的平面圆型限制性三体问题的稳定性问题. 数值研究表明: (1)仅考虑扁状摄动项时, 系统混沌运动的轨道数量会增多; (2)仅考虑辐射项时, 系统有序运动的轨道数量会增多; (3)同时存在辐射和扁状摄动时, 辐射占主导作用, 系统有序运动的几率会增加.
基于最小二乘法原理的速度因子方法是保流形结构算法中效率最高、稳定性最好、应用最广的方法. 利用速度因子方法讨论了主星为辐射源, 伴星为扁球的平面圆型限制性三体问题的稳定性问题. 数值研究表明: (1)仅考虑扁状摄动项时, 系统混沌运动的轨道数量会增多; (2)仅考虑辐射项时, 系统有序运动的轨道数量会增多; (3)同时存在辐射和扁状摄动时, 辐射占主导作用, 系统有序运动的几率会增加.
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杂志简介
《天文学报》创刊于1953年，由中国天文学会主办，中国科学院紫金山天文台承办。《天文学报》是新中国建立后我国创办最早的天文学术期刊。专门发表天体物理、天体力学、天体测量等天文各大分支学科以及天文 更多+版权信息
- 主办：
中国天文学会 中国科学院紫金山天文台
- 主编：
常进
- 编辑：
天文学报
- 出版：
科学出版社
- 地址：
江苏省南京市栖霞区元化路10号
- 印刷：
北京科信印刷有限公司
- 国内发行：
科学出版社
- 国外发行：
中国国际图书贸易总公司
- 国内统一连续出版物号：
CN 32-1113/P
- 国际刊号：
ISSN 0001-5245
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