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——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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

脉冲星发现50年

 脉冲星自1967年发现以来,50年的观测和理论研究取得巨大进展,期间曾2次获颁诺贝尔物理学奖。脉冲星以其高度致密和强引力场堪称宇宙天然实验室,可用来验证爱因斯坦广义相对论及进行引力波探测,推动了天文学与物理学研究的发展。本文简介了脉冲星的发现及其性质,并综述了脉冲星导航以及最近建成的500 m口径球面射电望远镜（FAST）的脉冲星探测研究进展。     

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。     

脉冲星J2313+4253的周期性消零和奇偶调制特性的研究

脉冲星子脉冲的强度调制特征对揭示脉冲星辐射过程和磁层几何具有重要意义.前人研究表明,PSR J2313+4253的单脉冲序列具有44倍和2倍自转周期的强度调制.其中2倍周期的调制周期被称为奇偶性调制,其物理起源并不清晰.本文利用佳木斯66 m射电望远镜的观测数据,对脉冲星J2313+4253在2250 MHz的单脉冲辐射特性进行了详细研究.通过相位分离涨落谱(LRFS)、谐频分离的涨落谱(HRFS)和二维涨落谱(2DFS)的分析方法,发现PSR J2313+4253的奇偶性调制来自于其短周期子脉冲漂移,并且调制现象展现出了时间依赖性.分析表明,旋转木马模型下,奇偶性调制可能起源于脉冲星火花放电过程中,辐射区子辐射束间边界不清晰而发生的混叠效应.     

媒体纵览

正"天眼"FAST接收到脉冲信号近日,FAST科研人员通过一次试验性观测,成功接收到来自1351光年外一颗脉冲星发出的脉冲信号。由于脉冲星在自转时速度会逐渐变慢,其转动快慢之间的能量差就会转化为辐射,从而被FAST望远镜所接收。目前接收到的这颗脉冲星并没有明显的特征,因此为了方便进行科学研究,它被命名为"J1921正2153",这也是这颗星所处的位置坐标     

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。     

同步闪烁干扰中闪烁频率的选取

通过建立单脉冲雷达导引头角跟踪回路模型,分析了同步闪烁干扰对单脉冲导引头角度、目标视线角速度测量的影响,研究了同步闪烁干扰对单脉冲雷达导引头角跟踪回路的作用机理.通过对同步闪烁干扰信号和角跟踪回路各组成部分带宽的分析比较,研究了闪烁干扰信号对角跟踪回路环节的作用实质.通过仿真验证了选取不同闪烁频率对角跟踪回路的影响效果,为同步闪烁干扰中闪烁频率的选取提供参考.     

一种新的同步非相关闪烁干扰的实现方法

为进一步提高同步闪烁干扰对抗单脉冲雷达导引头导弹的干扰性能,提出一种基于两干扰源同时发射能量的闪烁干扰实现方法. 通过建立不同闪烁干扰源下单脉冲测角模型,研究闪烁源能量比对闪烁干扰性能的影响,分析在对抗单脉冲雷达导引头中影响闪烁干扰性能的主要因素. 仿真结果表明,新的闪烁干扰实现方法能有效延迟单脉冲雷达导引头对目标的分辨力,增加导弹的脱靶量.     

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?     

基于串口提高MCU-51矩形单脉冲脉宽精度的方法

为提高传统PWM(Pulse Width Modulation)、软件延时方式所产生的矩形单脉冲的精度, 提出一种基于51单片机串口产生矩形单脉冲的方法。控制51 单片机(MCU-51)的串行通信口工作于方式3(9 位异步通信方式), 对外发送特定的数码, 利用串口通信中数据帧的特殊结构形成宽度可调的矩形单脉冲; 设置定时器T2 工作于波特率发生器模式, 控制串口的波特率, 改变每个数据位的时间宽度, 实现多个脉冲宽度值。实验数据表明, 该方法产生的矩形单脉冲的脉宽精度能达到硬件晶振精度。     

武汉暂现源国际研讨会

<正>2016年4月25~27日,武汉暂现源国际研讨会在华中科技大学召开。包括国外学者9人共65位专家学者等参加了此次会议。本次会议围绕射电和X射线脉冲星,河内与河外射电和X-射线暂现源的最新观测和理论进展,FAST相关技术与早期科学,以及FAST与HXMT的联合观测等方面进行了广泛     

基于双极性多脉冲的UWB调制方案及性能分析

针对普遍单脉冲位置调制的不足,在已有的UWB(Ultra-Wideband)脉冲位置调制研究基础上,提出了一种改进的双极性多脉冲位置调制(AMPPM:Ambipolar Multi-Pulse Position Modulation)的UWB跳时调制方案,并对其加性高斯白噪声(AWGN:Additive white Gaussian Noise)下的信道容量,最大可靠通信距离等性能指标进行了理论分析。理论分析及实验数值结果表明,在相同的条件下,与普通的单脉冲位置调制(PPM:Pulse Position Modulation)相比,AMPPM能获得较高的容量,即在给定可实现脉冲宽度下可获得更高的通信速率。仿真结果表明,当脉冲宽度为0.5 ns时,L进制AMPPM可达到333 Mbit/s的速率,而同等条件下的L进制PPM仅能达到167 Mbit/s的速率。同时AMPPM在最大可靠通信距离指标方面也较相应的PPM及脉冲幅度调制(PAM:Pulse Amplitude Modulation)有改善,在100 Mbit/s及10-4的误码率下可达到8 m的通信距离。     

脉冲星的周期变化与地壳运动

本文研究脉冲星的周期变化与地壳运动的关系,指出:(1)由地震引起的板块运动和板内运动会影响观测到的脉冲星的脉冲周期的变率,特别是一些周期变率较小的脉冲星,这种影响将产生显著的观测效应;(2)分析现代脉冲星的观测资料,有助于研究板块结构,板块运动和地震预报.     

500 m球反射面射电望远镜FAST

500 m口径球反射面射电望远镜FAST将是国际上最大、最灵敏的射电天文望远镜. 利用贵州喀斯特洼坑作为台址, 在洼坑内铺设 500 m 球冠状反射面, 通过主动控制形成抛物面以汇聚电磁波, 采用轻型钢索拖动并联机器人实现望远镜的指向跟踪, 其三项创新开创了建造巨型望远镜的新模式. FAST 涵盖的天文学内容丰富, 从宇宙初始混浊、星系演化、恒星乃至太阳、行星与邻近空间事件等的观测研究, 都有非常强的竞争力, 其中脉冲星探测、中性氢和奇异暗弱天体成像等课题蕴藏着巨大的发现机遇. 作为一个多学科研究平台, 拟回答的问题不仅是天文的, 也是面对人类与自然的; 它将在日地环境研究、深空探测和国家安全等方面发挥重要作用; 其建设将推动众多高科技领域的发展. 旨在介绍FAST 的科学意义和应用价值, 评述关键技术的预研究现状, 同时对未来项目发展提出建议.