“中国天眼”捕宇宙“脉冲” 名副其实“天籁之音”

<正>FAST团队在京举行发布会表示,"中国天眼"探测到优质脉冲星候选体达数十个,其中目前已通过系统认证的脉冲星达6颗。它时强时弱、若隐若现,仿佛穿越亘古蛮荒而来;它源自茫茫宇宙深处,是名副其实的"天籁之音"。它就是根据脉冲星信号振幅转换为声音后制作的一段音乐,蕴含着等待破解的宇宙之谜,深邃而神秘。这段神秘"天籁之音"     

天眼刷“锅”记

正现有一口锅,锅面由11万余块薄到毫米级别的蜂窝状金属薄板组成。用这口锅盛满蛋炒饭,可够全世界人民吃一天。没错,这口又大又薄的锅就是FAST (500毫米口径射电望远镜)。自建成至今,FAST已工作三年多,发现90多颗脉冲星。现在有个棘手的问题摆在FAST面前:这么大口"锅",究竟要怎么刷?     

视觉

正近日,两个科研团队在《自然》杂志上撰文指出,他们分别让仅为蜘蛛丝直径几倍的成对振动铝片、宽度可伸缩硅制梁发生了纠缠,将量子纠缠扩展到肉眼可见的领域,且纠缠时间更长,这向构建量子互联网又迈出了一步。4月28日,来自中国科学院国家天文台的消息说,"中国天眼"500?口径球面射电望远镜(FAST)第一次发现了一颗距地球4000光年的毫秒脉冲星,这是FAST继发现脉冲星之后的另一重要成果。     

黑洞-脉冲星系统强引力中的光传播效应

脉冲星是宇宙中最精确的时钟,其信号周期的精确度能够超过原子钟;它发出的脉冲在到达地球的过程中,如果途径黑洞附近,会被强引力场弯曲,原则上可以通过观测接收到的脉冲来研究黑洞和强引力场的性质.我们以围绕银河系中心超大质量黑洞做圆周运动的脉冲星为研究对象,分析了强引力场对脉冲路径的影响和脉冲到达时间的延迟.结果表明,脉冲轨迹和时延敏感依赖于观测者的观测倾角.观测角越大,强引力场效应就越显著.相比于黑洞的引力质量,黑洞自旋对结果的影响较小;当观测者偏离脉冲星轨道平面较大,即观测角较小时,黑洞的自旋效应明显变小;因此,需要借助高精度和灵敏度的望远镜来探究黑洞自旋的影响.     

脉冲星单脉冲与闪烁分析软件设计

射电脉冲星天文学中,单脉冲与闪烁研究探求脉冲星辐射机制与星际电离介质属性。这两个领域的研究为五百米口径球面射电望远镜(FAST)的规划内重要科研项目。作为FAST脉冲星数据处理软件平台建设的一部分,本工作运用国际通用PSRFITS折叠模式数据操作软件PSRCHIVE的共享库,设计完成程序,PEM(Pulse Energy Measurer),PDA(Pulse Drifting Analyzer)和PSA(Pulsar Scintillation Analyzer)。这些程序可分别用于单脉冲能量分布,子脉冲漂移和衍射式强闪烁领域的数据分析,将用于FAST开展相关领域的研究。     

建设FAST数据国际开放云平台

正FAST在观测中取得重要进展,发布了最新发现的201颗新脉冲星。天眼不仅是贵州的天眼,也是中国的天眼,更是世界的天眼。2021年2月5日,习近平总书记在贵州接见FAST相关人员时曾说过:"中国天眼,这是国之重器,党中央一直都是关心的,支持推动的,我在前一段时间就此也做了批示,我一直关注天眼建设运行和你们持续做的这些科研工作。FAST要向国际开放,进行国际合作。"     

FAST:巡视宇宙边缘的巨眼

正FAST,这个耗资约12亿元人民币、坐落在我国贵州的世界最大射电望远镜即将全部竣工。它将达到前所未有的观测精度,可以接收到来自宇宙边缘的信号。FAST的500米口径反射面虽然是固定在山洼里的,但这只巨型"天眼"却能"转动",以巡视更为广阔的天区。我们来一探这个壮观的大科学工程的奥秘吧!     

视觉

正9月15日,首届中国·天泉湖天文论坛在江苏盱眙举行。据悉,被誉为"中国天眼"的FAST——中国500米口径球面射电望远镜经过两年的紧张调试工作,现已实现了跟踪、漂移扫描、运动中扫描等多种观测模式,数项关键指标超过预期。截至目前,已发现了44颗被确认的新脉冲星,有望明年下半年完成验收并向全国天文学家开放使用。     

FAST——脉冲星观测研究的利器

 2016年9月25日落成的中国自行设计建造的500 m口径球面射电望远镜（FAST）是目前全世界最大口径的射电望远镜。在调试期间已成功发现了脉冲星,实现了国内设备发现脉冲星的零突破。脉冲星是宇宙中的一类奇妙天体,是验证强引力场、强磁场和高密度等极端物理环境下物理规律的"天然实验室"。作为脉冲星研究的利器,预计FAST大规模巡天能够大幅提高已知的脉冲星数目。FAST还将在低频引力波探测、脉冲星物理、星际和星系际介质探测、脉冲星时间尺度建立及脉冲星导航等领域取得突破性进展。在上述研究中,国内天文设备取长补短、相互补充,有望实现中国脉冲星观测研究跨越式发展。     

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.     

FAST望远镜新发现一批脉冲星

正近日,我国科研团队利用FAST望远镜(500米口径球面射电望远镜)开展银道面脉冲星巡天,并取得重要进展。我国科研团队新发现了201颗脉冲星,相关研究成果作为封面文章发表在《天文和天体物理学研究》上。脉冲星是大质量恒星死亡后的残骸,是宇宙中密度最高、磁场最强、自转最快、相对论效应显著的一类天体,既是研究宇宙极端环境中物理规律的理想实验室,又是天文和物理的前沿研究领域。     

中国天眼，世界“见”证

正"中国天眼"向世界发出邀请函——3月31日0时起,500米口径球面射电望远镜(FAST)开始接受全球天文学家观测申请。作为目前世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜,"中国天眼"能够接收到100多亿光年以外的电磁信号,是中国科技创新的一张代表性"名片"。     

PRESTO搜寻脉冲星中候选体识别效率的提高

随着大型射电望远镜及配套超宽带接收机设备的建设和使用,脉冲星巡天数据进入PB时代,由此产生的脉冲星候选体数量将是千万量级。这其中,零色散量信号(干扰信号)占比高达70%,候选体识别和筛选已成为制约脉冲星科学研究的主要因素之一。基于脉冲星搜寻开源软件套件PRESTO,针对FAST特定参数空间,优化了PRESTO脉冲星候选体图像输出,新增零色散比对子图像和判读曲线,并将参数值记录至数据库中。实验表明本方法强化了脉冲星候选体的特征。     

国家天文台发现两颗新毫秒脉冲星

正近日,中国科学院国家天文台博士研究生潘之辰及其导师李菂研究员等人,成功地在杜鹃座47球状星团找到了2颗新的毫秒脉冲星,命名为J0024—7204aa和J0024—7204ab,把杜鹃座47球状星团的已知脉冲星数目从23颗更新为25颗。这是国内学者首次发现新射电脉冲星,该发现已在2016年3月的英国皇家天文学会月刊MNRAS Letters发表。为直观感受距离太阳系4kpc之远的杜鹃座球状星团脉冲星,研究人员将新发现的两颗脉冲星的自转周期     

从宋代“客星”到中国“天眼”中的脉冲星——“李约瑟难题”试答

 研究和分析了中国古代天文学的辉煌成就与当今中国“天眼”--500 m口径球面射电望远镜（FAST）科学目标--脉冲星的关系。针对宋朝天文学家记录的客星与FAST正在进行的脉冲星观测，详述了宋代客星记录在世界科技史上的贡献；介绍了脉冲星发现历史与基本天体物理特征，以及脉冲星作为FAST科学目标的意义。以客星到脉冲星的千年追寻为线索，探索和尝试回答“李约瑟难题”，认为现代科学是人类文明共同体的长期探索结晶，中国在科学早期的发育过程中播撒了创新火种，而西方在文艺复兴运动中不断完善了科学体系，其中东西方科技的交流与传播得益于蒙古帝国在丝绸之路的远征与开拓。     

基于经验模态分解空域相关滤波的脉冲星信号消噪

针对脉冲星信号信噪比极低,且信号中有色噪声成分远大于高斯白噪声的特点,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)的脉冲星信号空域相关滤波消噪方法。首先建立脉冲星信号的分形高斯噪声模型,根据双对数功率谱密度估计分形高斯噪声的Hurst参数值;然后,结合脉冲星累积信号的窗口辐射特性和分形高斯噪声经EMD分解后的噪声分布特点,估计脉冲星信号各层内蕴模态函数(intrinsic mode function,IMF)中噪声的方差;最后,以IMF噪声方差为基础,建立EMD空域相关滤波方法并应用于脉冲星累积轮廓消噪。实验结果表明,与经典的平移不变小波阈值消噪法、平移不变小波空域相关滤波消噪法以及EMD模态单元比例萎缩消噪法相比,改进的EMD空域相关滤波消噪法在抑制脉冲信号中的噪声和保留更多的微脉冲特征细节信息方面更加有效。     

脉冲星磁球层中的非热光子谱

应用全电磁级联模型计算五颗正常脉冲星和两颗毫秒脉冲星的非热光子谱。该模型下五颗正常脉冲星和一颗毫秒脉冲星的模拟结果与Vela和Geminga做了比较,描述结果相对吻合,其它的三颗伽玛射线脉冲星则部分吻合。相比较正常脉冲星,应用离散相关函数方法来计算毫秒脉冲星的流量,得出这颗颗脉冲星在70Ge V附近有一个高能截断。在X射线能段,起主要作用的是电子对产生的同步辐射,而电子对逆康普顿散射的贡献则可忽略,模拟非热光子谱和Harding的结果粗略一致。     

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.     

脉冲星，难逃“中国天眼”

正脉冲星是宇宙中神奇的存在,它的发现,被称为二十世纪六十年代的四大天文学重要发现之一。我们从哪里来?又要到那里去?我们是这个宇宙中孤独的存在吗?望向浩瀚无垠的太空,我们不断探索,我们寻求答案。1967年,科学家取得了一项惊人的发现,某种物质或者某"人"正通过太空向我们传递信息。那些奇怪的曲调,是宇宙在唱歌吗?还是外星人在向我们"say hi"呢?宇宙似乎并不像我们认为的那么平静。这种不断发射电磁脉冲信号的天体,被命名为脉冲星。脉冲星是宇宙中神奇的存在,它的发现,被称为二十世纪六十年代的四大天文学重要发现之一。脉冲星,是旋转的中子星,具有密度大、温度高、强引力、强磁场等特征,自转速度极快,     

一颗离地球最近的脉冲星

最近,天文学家利用一颗新发射的人造卫星,发现了天空中第2个最强大的γ射线源的特性.这个被命名为 Geminga 的天体是距太阳最近的脉冲星,一颗每秒自转4次的致密中子星.根据脉冲星的速度变化,天文学家能够推算出它的年龄.米兰宇宙物理研究所的比格纳米和卡拉维欧发现 Geminga 诞生于370000年前,与之相比船帆座脉冲星诞生于11000年前,而巨蟹脉冲星则不足1000岁.