500m口径球面射电天文望远镜(FAST)对高红移伽玛暴余辉的探测

伽玛射线暴(简称伽玛暴)可以发生在很远的宇宙深处,其余辉(尤其射电余辉)的长时标发射使得长期观测成为可能,从而可测量其红移并证认宇宙学起源和研究寄主星系性质。随着红移的增大,伽玛暴射电余辉的流量密度也会随之减少,这对高红移伽玛暴的探测造成一定的困难。然而,500 m口径球面射电天文望远镜(FAST)具有很高的探测灵敏度,利于对暗弱的高红移暴的观测。我们利用余辉动力学模型分析了射电余辉流量密度随红移(距离)的变化关系,以此评估FAST对高红移射电余辉的观测能力,同时预测其对不同类型伽玛暴射电余辉的探测率。     

X射线和射电的暂现源

X射线和射电的暂现源可能是一个密近双星体系,子星A具有弱磁场,子星B为中子星。当子星A的物质抛射率大大增强时,子星B的吸积率也相应地大大增强而引起X射线耀;如果子星A同时抛出相对论性电子,它们在子星A的磁场中将产生同步加速辐射,因而同时出现射电耀。     

FAST的进展——科学、技术与设备

随着射电天文学的发展,高灵敏度的大口径射电望远镜成为射电观测的重要设备.我国正在建设中的500 m口径球面射电望远镜(FAST)将成为世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,它有望在中性氢巡视、脉冲星搜索、国际VLBI网联测及地外生命搜寻等重要前沿领域取得突破.本文介绍了FAST工程概念的提出及望远镜概况,列出了FAST的主要科学目标及早期科学准备,重点叙述了FAST工程在科学、技术与设备方面的最新进展,并对FAST工程的发展做出了展望.     

2003年6月13日太阳耀斑事件的多波段分析

2003年6月13日04:30(UT),中国科学院国家天文台怀柔观测站的太阳射电频谱仪在1～2/2.6～3.8/5.2～7.6 GHz射电波段上观测到太阳耀斑爆发.几乎在同一时刻,RHESSI在硬X射线波段、TRACE在极紫外波段、SOHO/MDI也观测到这一爆发事件.分析了整个耀斑过程,得到以下3个结果:1)射电爆发过程中出现了几个反向漂移结构,频漂速度为200～800 MHz·s-1,电子的运动速度为1 000～6 000 km·s-1.2)硬X射线爆发与射电爆发之间关系非常密切.在50～100 keV波段,2个磁足点均有HXR爆发,其中一个足点的磁场较另一足点的磁场强;而在12～25keV波段,HXR爆发源只有1个.3)EUV爆发过程中源运动的空间尺度与射电爆发中电子运动的空间尺度一致,它可能反映了射电源的源区尺寸.通过HXR源与射电源之间的关系来确定射电源可能存在的空间位置.     

射电噪活动星系核的γ射线探测

本文通过交叉分析542个河外射电源样本,利用最新的费米LAT目录(3FGL)收集了80个相应的γ射线源,并调研了其多个参量之间的关系;所有的参数是直接观测所得或者是来源于相关文献。与非费米源相比,费米源的核主导参数平均值更大,红移反而更小。对于AGNs和星系来说,在固定的红移之下,费米源比非费米源有更高的本征的射电核流量。结果表明,费米源比非费米源有更加致密的结构;γ射线发射要受到喷流集束效应强有力的影响,核主导参数与多普勒因子是γ射线探测的重要指标。非费米源可能是由于更低的本征的射电核流量,或者是更低的本征的γ射线流量,这使得非费米源很难被费米LAT观测到。     

脉冲星衍射式闪烁观测研究进展

介绍脉冲星星际闪烁效应产生的机制,简要描述衍射式闪烁的观测研究方法,并总结了近些年衍射式闪烁观测研究的进展,主要包含使用闪烁效应限制星际介质电子密度涨落谱、估算脉冲星切向速度、分辨脉冲星射电辐射区尺度、获取脉冲星双星轨道参数、搜索脉冲星的非脉冲射电辐射等,以及总结了国内一些射电望远镜对脉冲星闪烁观测研究工作及FAST观测预期.     

费米伽玛射线空间望远镜最初3个月观测Blazar的射电和伽玛射线辐射研究

以费米伽玛射线空间望远镜运行来最初3个月观测的Blazar为样本,给出了74个(46个平谱射电类星体,28个BL Lac天体)伽玛射线噪Blazar天体的射电(5 GHz)和伽玛射线流量,计算了射电到伽玛射线辐射的有效谱指数αRγ.研究了有效谱指数及射电光度与伽玛射线光度的关系.结果表明:对于射电和伽玛射线光度都有一个...     

不同喷流模型的伽玛暴射电余辉研究

伽玛射线暴(又称伽玛暴)余晖对应的外流物质结构可用锥形模型、柱形模型或者双成份喷流模型来描述。随着世界上最大的单口径球面射电天文望远镜(FAST)的建成,利用大望远镜在射电波段甄别这些不同的伽玛暴余辉喷流模型将成为可能。本文将研究这些不同喷流模型的射电余晖光变曲线,并探讨FAST望远镜对这些类型伽玛暴余晖探测的可能性。     

Blazar的γ射线和低频射电6cm波段辐射关系研究

给出了一个带有射电5 GHz和γ射线辐射流量密度的含有94个γ噪Blazar的大样本,其中有66个FSRQs,20个BL Lac天体,利用该样本研究了射电5 GHz和γ射线流量最大值,最小值以及平均值之间的辐射相关.结果表明:γ射线流量最大值和平均值与射电5GHz辐射有较强的相关,最大相关系数r=0.651,置信度均好于10-4;γ射线流量最小值与射电辐射之间没有相关;3C273辐射的最大值不是爆发态时的观测值,若令γ射线谱指数αG=1.0,则3C273的最大辐射流量为(450.8±39.4)×10-8photon.cm-2.s-1.因此,Blazar的γ射线辐射与低频射电辐射确有关联,γ射线的辐射应来自同步加速自康普顿辐射过程.     

银河系中心超大质量黑洞Sgr A＊的光变研究进展

越来越多的观测证据表明,位于银河系中心的致密射电源SgrA*是一个质量约为400万个太阳质量的超大质量黑洞.本文介绍在射电、毫米/亚毫米、近红外、X射线波段对Sgr A*的光变观测和理论研究进展.自1974年被射电干涉测量发现伊始,Sgr A*就被检测到时标从天到年不等的射电光变,随着新的观测设备的出现和观测技术的发展,天文学家先后在所有的对银河系中心可观测波段上检测到了Sgr A*的光变,包括在毫米/亚毫米波段的时标为小时的快速光变,近红外波段上时标不到1 h的显著光变,以及空间X射线卫星记录到的幅度变化几十倍以上的巨大耀变.这些光变观测数据可以用于估算产生Sgr A*耀变辐射的区域范围(假设光变是由整个源产生的,辐射区域的尺度/与光变时标τ之间存在线性关系,/≤Cr),并对Sgr A*辐射机制研究提供了间接的限制.近年来开展的一些多波段联测显示,近红外和×射线光变是同步发生的,并且都比射电和毫米波光变先出现,这类时间延迟支持Sgr A*光变的绝热膨胀理论模型.但目前成功的多波段耀变观测非常有限,如何获得从射电厘米波到X射线的Sgr A*光变间的内在关联将是未来几年中Sgr A*光变的一个主要研究方向.     

快速旋转磁陀星驱动的类超新星现象研究概述

一颗快速旋转的高度磁化中子星(磁陀星)可能诞生于极端的恒星爆发或双致密星并合等过程.这一理论设想在近二十余年的伽马射线暴研究中常被提及且已受到诸多观测尤其是余辉观测的支持.因此,该新生磁陀星与这些爆发或并合产生的抛射物之间的相互作用及其产生的观测特征引起了人们的广泛关注.与此同时,近十余年来,随着宽视场高频次暂现源巡天项目的大量开展,人们陆续发现了为数不少的具有和普通超新星相似特征但又存在明显差异的光学暂现源现象,其典型代表有以高光度为主要特征的超亮超新星和以快速演化为主要特征的快变蓝色暂现源.这些现象为研究新生磁陀星驱动的类超新星爆发和辐射过程提供了现实途径.本文一方面概述了中子星的能量输出、中子星风和抛射物的相互作用及相应的辐射效应,主要包括抛射物热辐射主峰的增亮、主峰前由中子星风驱动的激波突破以及主峰后星风云非热辐射的泄漏等.另一方面,简要介绍了超亮超新星、伽马射线暴及其成协超新星或并合新星、快变蓝色暂现源等现象的主要观测特征,着重讨论了这些观测现象和中子星能源模型之间的相容性,以及模型和观测相结合所给出的参数限制.据此,可以更进一步地了解在相同的物理机制下产生不同观测现象的关键...     

超软X射线谱源及其性质

根据以超软Ｘ射线谱为主要特征，伴随快光变、高低态转换等特征的天体为黑洞候选者的标准，对超软Ｘ射线谱源的性质进行了较全整理，确定了该类源的范围。初步分析发现常态与暂现源在伴星近似赫罗图上被区分开来；同时发现伴星质量的大小对应着系统轨道周期的大小；超软源的未消光的色指数Ｕ—Ｂ与Ｂ—Ｖ表现出正相关；高态的软Ｘ射线（１－１０ｋｅＶ）光度与硬度比的正相关对应于单个源ＬＭＣＸ—３的相应关系，体现出超软源的自相似性，而软Ｘ谱光子指数与观测的光度成反相关．     

中红移BCG的X射线性质

最亮团星系(brightest cluster galaxy, BCG)的X射线起源尚不清楚. 射电喷流与径移主导吸积流(advection-dominated accretion flows, ADAF)是2种主要可能的物理起源机制. 2种模型中是否存在主导模型或模型间是否存在关系并不明确, 而且不是所有BCG都存在X射线辐射. 为探究BCG的X射线性质, 进一步了解X射线物理起源机制, 本文选取钱德拉塞卡X射线望远镜(Chandra X-ray observatory, 简称Chandra) 数据存档红移范围0.2相似文献   

爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙

爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)是一颗面向时域天文学的、发现型的X射线天文探测卫星,是中国科学院空间科学战略性先导专项十三五规划的空间科学卫星系列任务之一.展望未来十年,时域天文学将进入一个前所未有的、多波段和多信使的大视场监测的黄金时代.在软X射线窗口,灵敏且快速的全天监测为我们提供了一个难得的科学机遇.EP卫星将在这一能段窗口开展时域巡天监测,旨在发现和探索宇宙中的X射线暂现源和爆发天体,并发布预警以引导其他天文设备进行后随跟踪观测.EP的科学载荷包括一台宽视场软X射线监视器(3600平方度,0.5–4 keV)和一台后随观测X射线望远镜(0.3–8 keV).卫星具有快速机动反应能力以及暂现源警报的快速下传功能.由于采用了新颖的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,其探测灵敏度和空间分辨率比目前在轨运行设备提高了1个数量级,将能监测更远、更大的宇宙空间范围.预期EP将在以下三方面做出贡献:高能暂现天体的系统性巡天监测,发现隐身的沉寂黑洞并测绘宇宙黑洞的分布、研究其形成演化和物质吸积过程,搜寻来自引力波事件的X射线信号并精确定位等.此外,EP的探测目标还将包括从中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽玛暴、X射线闪到恒星耀发等众多的天体和现象,涉及广泛的天体物理学分支.卫星计划于2022年底左右发射.运行寿命为3年,目标5年.     

GASKAP大规模巡天天区中目标源查找工具的比较研究

在射电天文领域,SKA项目以及作为SKA早期项目如MeerKAT,APERTIF,ASKAP和中国的FAST的提出与建设很快就会将射电天文学带入一个海量数据产生的新时代.这些海量的数据需要研究者搜集、管理、处理分析和存储,计算机控制下自动分类筛选预处理迫在眉睫.寻找有效的方法在巡天收集的大量数据中来确定独特的源的模拟工作正在进行.针对GASKAP(ASKAP银道面谱线巡天项目)目前用到的源查找工具主要有Duchamp、Clumpfind、Seleavy等.我们比较几种工具找源的表现,以提高目标源查找的效率.     

河外水脉泽寄主星系的射电谱指数(英文)

详细调研并收集了所有河外水脉泽寄主星系的射电观测资料(84个源).在6 cm和20 cm两个波段,"千脉泽"(其光度小于10个太阳光度)源的射电流量都大于"兆脉泽"源(其光度大于10个太阳光度).由收集的这两个波段的观测数据,首次导出了水脉泽星系的射电谱指数,α=0.87±0.11.比较水脉泽星系和没有检测到水脉泽的星系的谱指数,没有发现明显的差异.进一步分析水脉泽各向同性辐射光度与脉泽寄主星系射电强度,发现它们之间存在一个强相关,这与水脉泽辐射可能是对背景射电连续谱的放大的理论结果相吻合.     

FAST观测规划系统设计与研发

望远镜的动态调度是决定望远镜产出率的关键因素。本文在学习国内外望远镜调度规划的基础上,结合FAST实际情况,设计了FAST观测管理系统,同时实现了FAST观测规划子系统。FAST观测调度规划是一个多目标优化问题,本文在考虑影响望远镜观测数据质量的天气条件、观测目标的科学价值等影响因子的情况下,采用遗传算法对FAST观测申请MSB进行动态调度规划,最后将规划好的观测申请解析成FAST总控系统识别的指令集文本发送给总控系统。该系统还将向用户展示场址基本信息以及观测申请的观测进度等。通过观测调度,提高FAST的观测质量和产出率,同时减少观测人员的负担。     

脉冲星发现55年：中国天眼展望

 脉冲星的发现是人类认识宇宙的重要里程碑之一。介绍了脉冲星自发现至今55年来的研究进展，包括引力波与广义相对论的验证、毫秒脉冲星、脉冲星周期跃变、脉冲星射电辐射效率、快速射电暴与河外脉冲星等方面。展望了中国天眼（FAST）未来发现新的特殊类型脉冲星的潜力，如黑洞脉冲星系统/亚毫秒脉冲星/新型双脉冲星系统，依此实施更高精度验证引力波实验；利用FAST的高灵敏度、高精度研究脉冲星辐射的精细结构，深入了解其物理机制。     

束流模型的可能的观测检验

双瓣结构是河外射电源的一种很重要的结构形式,说明双瓣结构的物理模型现有好几种,如何从观测上对这些模型进行检验是一个很重要的课题。本文就束流模型探讨了从观测上进行捡验的可能性,在束流模型的基础上,我们讨论了束中高能电子与宇宙背景光子产生的逆康普顿散射和束中高能电子与子源射电光子产生的逆康普顿散射,并导出了计算这些散射的公式。计算结果表明:这些辐射位于X射线波段,有强的方向性——在束流方向附近,强度在X射线探测器的灵敏度之上。因此,我们提出对某些复杂源进行X射线探测可能是检验束流模型的一种有效方法。本文是借用射电源CygA的参数作上述强度估计的。     

国之重器

正介绍:南仁东(1945年2月-2017年9月15日),男,满族,群众,吉林辽源人,中国天文学家、中国科学院国家天文台研究员,曾任FAST工程首席科学家兼总工程师,主要研究领域为射电天体物理和射电天文技术与方法,负责国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)的科学技术工作。2017年5月,获得全国创