X射线脉冲星的理论研究

详细介绍了中子星的吸积以及密近双星的演化。Ｌｉｐｕｎｏｖ等讨论了在密近双星的演化中形成射电脉冲星与黑洞组成的双星的可能性，结论是在大约７００个射电脉冲星中，至少应当发现一个位于脉冲星与黑洞组成的双星系统。     

反常X射线脉冲星可能的高能辐射

 利用新的外间隙模型研究了反常X射线脉冲星可能的高能辐射.在该模型中,考虑了磁场几何效应对高能辐射的影响,同时利用平均半径〈r〉处的外间隙大小表示外间隙的特征大小,〈r〉是磁倾角α的函数.这样外间隙大小可以表示为f(P,B,〈r〉(α)),它是周期P,磁场B和平均距离〈r〉的函数.利用该模型计算了反常X射线脉冲星的γ射线的光度和流量,并与以前的计算结果进行比较,分析了考虑磁场几何效应所产生的结果.最后利用该模型计算了几颗典型反常X射线脉冲星(如:4U 0142+615(AXP 0142+615),1E 1841-045,PSR J1809-1943)可能的高能辐射.     

X射线脉冲星自主导航的脉冲轮廓和联合观测方程

现在通用的X射线脉冲星导航的3维观测方程,是以3颗脉冲星发射的脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差为观测量建立起来的.在实际测量过程中,这个观测量是通过比较航天器探测到的脉冲观测轮廓与相应脉冲星的标准轮廓得到的,而在累积观测轮廓的同时也得到了观测轮廓的周期,因此根据Doppler速度测量方程,就能够确定航天器的速度矢量.本文首先导出Doppler速度测量方程,提出在观测轮廓的积累过程中考虑航天器的速度和加速度,得到的观测轮廓的周期不同于标准轮廓.这样,将探测3颗脉冲星得到的观测轮廓与相应的标准轮廓进行比较时,可以同时获得脉冲到达航天器和太阳系质心的时间偏差和频率漂移6个观测量,从而确定航天器的3维位置和3维速度.由于信息量增加一倍,6维观测方程比现行观测方程更为精确和完整.     

差分X射线脉冲星自主导航研究

X射线脉冲星自主导航(XNAV)中,时间测量与转换误差会对导航精度产生不可忽视的影响. 本文在对XNAV算法研究的基础上,进一步研究了利用差分抑制时间测量与转换误差对导航精度的影响. 研究结果表明:双差能有效抑制时间测量误差对导航精度的影响,但是无法抑制时间转换误差对导航精度的影响;三差既能有效抑制时间测量误差对导航精度的影响,也能有效抑制时间转换误差对导航精度的影响.      

基于X射线脉冲星的空间定位误差仿真研究

研究了X射线脉冲星脉冲到达时间(TOA)测量的原理;基于TOA测量,构建了SSB惯性系下空间绝对定位的数学模型,并说明了整周期数向量的求解过程;基于SNR得出了脉冲相位观测时间与TOA测量精度的关系.利用仿真脉冲相位观测数据,对×射线脉冲星空间定位进行系统仿真.仿真结果表明模糊度搜索效果较好,相位观测时间的选择对位置确定的精度影响较大.     

X射线脉冲星光子序列频域加权测相方法

针对X射线脉冲星信号累积轮廓位相测量误差大的问题,提出了一种直接位相测量的频域加权方法。首先,直接对X射线探测器捕获和采样形成的光子序列进行频域变换得到幅度谱,分别提取幅度谱各个成分的相位,再用幅度对相位变量加权平均,得到位相测量结果;进一步采取分段加权的策略,解决序列过长引起的内存溢出问题;最后对所提出方法的计算复杂度进行了理论分析。仿真结果表明:在观测时长和采样间隔相同的条件下,与平均法相比,加权法的测相精度提高了10%以上;与最大似然(ML)和非线性最小均方误差(NLS)法相比,加权法的比相精度提升了1倍以上,计算速度处于ML法和NLS法之间;分段情况下性能会随着分段数增加有所改善。     

基于单探测器的低轨航天器X射线脉冲星导航算法

近年来脉冲星自主导航技术飞速发展,即将在低轨道(LEO)航天器开展验证。为了适应低轨航天器载荷轻量化、小型化的需求,研究了基于单探测器的X射线脉冲星导航扩展卡尔曼滤波算法,并针对单脉冲星导航和轮流观测多脉冲星导航两种方案,分别进行了算法仿真。仿真结果表明,仅观测单脉冲星无法实现长期自主导航,但能够将轨道预报误差降低25.9%,提高短期自主导航精度。而单探测器轮流观测多脉冲星可实现长期自主导航,其导航误差达到514 m,与多探测器同时观测多脉冲星传统算法相当。     

X射线天文学的前沿

由于“千德拉”和“XMM牛顿”两个轨道天文台的建立，使近年来的X射线天文学发生了巨大变化，天文学家由此能够获得比以往更高分辨率的谱线和图像。新的观测引起从原恒星到宇宙论的讨论，该领域主要的权威人士希望皇家天文协会组织一次讨论会，评论最近X射线望远镜的观测结果，本书是这次讨论会的文集。     

中微子与X射线天文学的诞生

评述了2002年度诺贝尔物理学奖获得者的成就与贡献，并介绍了有关的物理学背景。     

一种基于泊松分布的提高X射线脉冲星脉冲轮廓信噪比的方法

论述了X射线脉冲星辐射模型和脉冲轮廓构造算法,提出了以Kullback-leibler距离函数作为评价标准,提高具有泊松分布规律的X射线脉冲星脉冲轮廓信噪比的平滑算法,推导了平滑参数和平滑累积脉冲轮廓的计算公式.搭建了X射线脉冲星导航地面模拟系统,实现了对模拟X射线脉冲星单光子到达时间的记录及X射线脉冲星脉冲轮廓的构造,得到了X射线脉冲到达时间TOA.在X射线脉冲星导航地面模拟系统上,对平滑算法进行了验证,结果表明该算法对于提高累积脉冲轮廓的信噪比效果显著,信噪比提高大于10dB.     

毫秒脉冲星的高能辐射

 根据自恰毫秒脉冲星磁层外隙模型讨论毫秒脉冲星的高能辐射机制.其中X射线由2个热成分和1个幂律成分组成,γ射线由外隙粒子同步-曲率辐射产生.在此基础上,理论计算了11颗X射线波段及其他39颗在射电波段观测到的毫秒脉冲星,所得理论与观测符合较好,表明该模型能较好地解释毫秒脉冲星的高能辐射机制.     

老年X-射线脉冲星的辐射特性

利用新的外间隙模型,研究计算了老年脉冲星的非热X-射线光度,并与Chandra观测到的七颗老年脉冲星的非热X-射线光度的观测结果进行了比较,模型的计算结果和观测数据吻合较好,同时计算了老年脉冲星可能的伽玛射线光度和流量。     

年轻脉冲星的X-射线非热辐射

年轻的转动驱动脉冲星有较高的自转能损率(Lsd≥1036erg.s-1),而且都有非常高的非热X-射线辐射,利用新的外间隙模型,计算年轻脉冲星的非热X-射线光度,并与观测到的17颗年轻脉冲星的非热X-射线光度能量范围为2~10 keV的观测结果进行比较,模型的计算结果和观测数据吻合较好.     

在脉冲星的观测证据中寻找夸克解禁态

简述了中子星结构、组成、演化的理论研究以及相关的观测进展,对演化后期孤立毫秒脉冲星和处于双星系统中的脉冲星可能存在夸克解禁和夸克重囚禁的现象进行了理论上和观测证据上的探讨。认为双星系统中的脉冲星可能会由于条件不同,会分别出现夸克解禁和夸克重囚禁的现象。     

基于X射线脉冲星的组合导航方法研究

X射线脉冲星导航是一种新兴的航天器自主导航技术。由于其自身的局限性,单独脉冲星导航还无法满足航天器高精度自主导航定位的需要。为此,不少学者将其他导航方法与脉冲星导航相结合,提出了多种组合导航。本文对这些基于脉冲星的组合导航进行分析与比较,给出了这些方法各自的优点和应用场合。     

偶极和四极磁场下脉冲星的γ射线辐射

在Ａｒｏｎｓ－Ｓｃｈａｒｌｅｍａｎｎ脉冲星辐射机制模型基础上,讨论了既存在偶极场。又存在四极场情况下产生γ辐射问题。按照Ａ－Ｓ模型,电子通过Ｓｏｌｔ ｇａｐ后被加速到相对论能量,因而将在磁层中产生光子的级联过程。     

X射线档案

凭借智慧的火花，仅通过几天的试验，一位德国物理学家发现了X射线。他为医学贡献了一种无法替代的诊断与治疗的手段，但这又是人们不熟悉的武器，其中暗藏致命的危险。