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。     

大型全可动射电望远镜关键技术研究专辑·编者按

<正>射电天文学诞生的近一百年来在天文领域取得了诸多载入科学史册的成就,突出代表是现代天文学"四大发现"——类星体、脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射. 21世纪,暗物质、暗能量、黑洞、宇宙起源、天体起源、生命起源等前沿研究方面仍存在着亟待解决的重大科学问题.天文学已经进入全电磁波观测时代.随着引力波观测窗口的打开,射电天文在引力波探测、引力波天体物理等方面扮演着至关重要的角色,国内外对建设大型射电天文望远镜充满期待.为了展示并总结我国110 m口径全向可动射电望远镜(QTT)的最新成果,我们特别组织"大型全可动射电望远     

110m口径全可动射电望远镜专辑·编者按

<正>射电天文学诞生并发展于20世纪30年代初,为人类认识宇宙打开了一个全新的探测窗口.二次世界大战后,军用雷达被广泛用于民用天文观测,同时,一大批专用于天文研究的射电望远镜也相继建成和运行,使射电天文进入蓬勃发展的黄金期,直接促成了60年代的现代天文学"四大发现"——类星体、脉冲星、星际分子、宇宙微波背景辐射,使得射电天文成为现代天文学最活跃、最前沿的分支.     

我国行星际闪烁观测概述

太阳风及日冕物质抛射(CME)是地球空间环境扰动的主要驱动源,监测和研究太阳风对研究日地物理和进行日地空间环境预报具有重要意义.地基行星际闪烁观测为监测和研究太阳风及行星际空间提供了经济有效的手段.同时,行星际闪烁观测为研究激波、CME等现象的传播路径提供了有效途径,具有重大的科研和应用价值.我国行星际闪烁观测研究开始较晚,始于20世纪90年代.本文对我国行星际闪烁观测研究概况进行综述.     

米波射电观测研究银河宇宙线的分布和起源

100多年来,银河宇宙线的起源,传播,空间分布一直是宇宙线的研究重点之一,至今虽有巨大进展但仍远没有完全明白.近年来,射电,光学,X-ray和γ-ray的联合观测对我们了解银河宇宙线起到了重要的推动作用.它们已经给出的众多证据表明银河宇宙线很有可能主要起源于超新星遗迹的扩散激波加速.对高灵敏度Fermi银河弥散γ-ray数据的分析,使得我们对宇宙线在银河系内分布和组成的认识进一步加深.米波射电观测将有可能在银河宇宙线的空间分布和传播(通过电离氢区和行星状星云的吸收观测,高灵敏度高分辨率米波射电巡天),宇宙线的起源(超新星遗迹激波区域的观测,河外点源和脉冲星的闪烁,散射观测,Te Vγ-ray源在低能端的对应体的搜寻)方面起到重要的作用.     

活动星系核长期射电闪烁特性研究

论文选取3C120天体在射电波段的30多年的观测数据作为样本,分别作出了4.8 GHz,8.0GHz和14.5 GHz三个射电波段的光变曲线,用结构函数对其进行分析,计算峰值流量、闪烁持续时间和变化指数,并与早期的研究作了比较,观测结果与理论模型符合得很好。我们的研究也表明闪烁能量释放与闪烁持续时间无关。     

行星际闪烁单站单频和单站双频模拟

太阳风是日地空间的主要物质来源, 太阳风的观测对日地空间环境及地球物理的研究具有重要意义. 地基行星际闪烁（IPS）观测是监测太阳风风速, 测量太阳风等离子不规则结构, 研究遥远射电源角结构的重要且有效的方法. 本文介绍行星际闪烁的基本理论以及地基观测行星际闪烁的两种单站模式： 单频模式与双频模式, 且对这两种观测模式进行了模拟和比较. 单频模式易于操作, 数据处理过程简单, 应用较广; 双频模式对观测系统和数据处理系统具有较高要求, 但能更精确测量太阳风风速. 国家天文台密云观测站50米天线正在研制行星际闪烁单站双频系统, 此系统将服务于国家“十一五”重大科技基础设施——子午工程. 该文工作是为行星际闪烁单站双频系统数据分析作前期准备.     

基于计算机集群的脉冲星相干消色散系统研究

来自脉冲星的射电辐射在传播过程中会与星际间介质中的自由电子相互作用,发生色散现象.脉冲星相干消色散就是通过计算,将采样后的脉冲星信号进行快速傅里叶(FFT)变换,在频域同chirp函数相乘,从而实现消色散的过程.介绍了基于计算机集群的相干消色散的原理以及数据计算流程,同时分析了计算过程中参数的选取及其与集群性能的关系,并对于脉冲星相干消色散集群系统的发展进行了介绍.     

射电脉冲星的逆康普顿散射模型

综述脉冲星的逆康普顿散射模型，包括考虑逆康普顿散射过程的内间隙结构，脉冲星射电辐射的逆康普顿散射模型手基本思想，以及利用逆康普顿散射模型对各种观测资料的解释，例如射电射束，偏振位置角的突跳，圆偏振的反向等。     

行星际闪烁观测中弱散射的判断和闪烁指数对信号频率的依赖关系

由于非点源效应，行星际闪烁很强时，也会出现ｍ２１的情况，因此仅用ｍ２１作为弱散射的判据有时并不是很准确的．本文考查了行星际闪烁中闪烁指数随观测频率变化的规律，频率指数在弱散射时为１，而在很强散射时则为负值．利用这种性质可以判断散射的性质．     

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.     

行星际闪烁（IPS）观测中的几个问题

行星际闪烁和电离层闪烁的强度功率谱覆盖的主要频段是不同的,因此可以区分．本文给出了行星际闪烁观测中电磁波频率与对应的弱散射最小日心距之间的定量关系式,以及闪烁指数随射电源日张角变化的曲线方程,并与观测事实进行了比较．     

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。     

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.     

脉冲星旋转磁偶极场的线偏振位置角曲线

1967年发现第一颗脉冲星以来,在用于解释线偏振位置角随脉冲相位变化曲线的旋转矢量模型中,脉冲星磁场通常被近似为静态磁偶极场.但静态磁偶极场假设过于简化,未考虑推迟势效应.文章采用从推迟势导出的旋转真空磁偶极场,研究了在脉冲星磁场为旋转磁偶极场位形下的线偏振位置角曲线.在计算辐射的相位、余纬角和偏振位置角过程中考虑了光行差效应和延迟效应.相比旋转矢量模型的结果,旋转磁偶极场偏振位置角曲线在大磁倾角、碰撞角,或靠近磁轴的内层磁力线上有显著的变形.其与磁力线层等参数的依赖关系避免了传统旋转矢量模型的简并问题--在给定磁倾角和碰撞角情况下所有层磁力线的偏振位置角曲线都一样,这为通过拟合射电偏振观测数据来分辨不同层的辐射,从而限定脉冲星辐射区部位提供了一条有用的途径.     

利用默奇森大视场阵列旁瓣探寻北天脉冲星

探索新的方法对发现和观测脉冲星具有重要意义.本文利用澳大利亚的默奇森大视场阵列望远镜MWA(Murchison Wide-field Array)中心频率185 MHz的观测数据进行脉冲星搜寻,探测到了两颗高纬度北天脉冲星,经分析认定为J0332+5434和J2219+4754.它们位于MWA主波束视场以外赤纬30°以北,而落在MWA非相干波束的北天旁瓣.虽然射电望远镜旁瓣的灵敏度远低于主瓣,但大多数脉冲星的低频流量更高,因而仍然可以利用低频望远镜旁瓣对它们进行搜寻与观测.本文将对低频脉冲星的搜索流程和结果进行阐述,并讨论利用MWA射电望远镜旁瓣进一步搜寻和观测北天脉冲星的可能性.通过对已知射电脉冲星的统计和MWA探测灵敏度的模拟,预计有30颗已知北天脉冲星可以在MWA旁瓣中被探测到.此工作是未来使用SKA低频阵列搜寻北天脉冲星的有益探索.     

基于多波束接收机的FRB实时搜寻终端设计

快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)是一种偶发的、瞬时射电暴,为了探测到更多的样本进行研究,本文基于多波束接收机开发了一套实时搜寻终端,该系统包括信号采集与处理、单波束信号处理、多波束信号合成与分析、探测结果存储与发布等单元,可以对多路波束信号进行同时采集和分析,利用多波束的信号参考效应消除干扰,提高探测准确率.在某射电望远镜上进行了观测实验,通过捕捉脉冲星的单脉冲信号检验了FRB信号的探测功能,结果表明该终端可实现准确、实时的FRB探测.     

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     

关于脉冲星线偏振位置角与辐射几何研究的评述

脉冲星是快速自转的中子星,其射电辐射往往具有较高的偏振度.20世纪60年代末运用旋转矢量模型拟合线偏振位置角曲线的方法,从中能够得到脉冲星的2个重要辐射几何参数——磁倾角和视线碰撞角.这对研究脉冲星辐射、动力学和演化都非常有用.随后有许多工作研究了不同的物理和几何效应对旋转矢量模型的影响,其中利用光行差效应估算辐射高度的方法得到了广泛的应用.但是这些方法都有理论上的局限性,只适用于辐射高度较低的脉冲星.文章综述了从线偏振位置角中提取辐射几何和辐射区参数的方法,介绍了辐射几何在多个方面研究中的应用,并对前人研究方法中存在的问题以及未来发展方向进行了评述.