• 2021年第62卷第6期文章目次
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    • 基于空时显著性的日冕物质抛射检测

      2021, 62(6):59. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.001

      摘要 (126) HTML (0) PDF 2.27 M (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是一种剧烈的太阳爆发现象, 它会对行星际空间造成严重扰动, 进而影响人类生产、生活. 基于CME的时空显著性, 将显著性检测方法引入到CME检测中, 利用结构化矩阵分解SOHO (Solar and Heliospheric Observatory)的大角度光谱日冕仪(Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment, LASCO) C2的日冕图像对应的特征矩阵, 从中恢复出稀疏部分获得显著前景. 然后考虑CME运动时产生的时间显著性, 从而去除非CME结构(如冕流), 得到最终检测结果. 实验表明, 以人工目录协调数据分析中心(Coordinated Data Analysis Workshop, CDAW)检测结果为基准时, 所提方法不仅在检测CME数量上比计算机辅助跟踪软件包(Computer Aided CME Tracking Software package, CACTus)和太阳爆发事件检测系统(Solar Eruptive Event Detection System, SEEDS)有优势, 还在CME中心角度和张角宽度等特征物理参数测量上比CACTus和SEEDS更接近CDAW目录参考值.

    • 乌希里克铁陨石的组织结构、冷却历史和定量预测模型

      2021, 62(6):60. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.002

      摘要 (101) HTML (0) PDF 9.95 M (149) 评论 (0) 收藏

      摘要:铁陨石记录了陨石母体所经历的熔融、分异和冷却的热历史, 研究铁陨石内部的组织结构对理解陨石母体的热历史和内部圈层结构有重要的指导意义. 分析阿勒泰铁陨石个体-乌希里克(Wuxilike)铁陨石中铁纹石和镍纹石所构造的维斯台登(Widmanstatten)纹、梳状合纹石以及云状区等组织结构来探究其各自的形成过程. 通过热动力学计算软件和数据库, 建立了Widmanstatten经过取向校正的冷却速率计算模型, 并据此计算了该陨石在695℃–400℃区间内的冷却速率; 通过研究梳状合纹石内部铁、镍纹石中Ni元素的成分分布及其位相关系, 推理得到梳状合纹石的低温马氏体分解形成机制; 通过研究云状区域中颗粒大小和局部Ni含量的关系, 得出形成云状区域所对应的铁陨石在350℃下的冷却速率. 据此模拟计算出该铁陨石在695℃–200℃范围内形成Widmanstatten纹、各类合纹石和云状区的整个热历史. 基于固态相变所建立的定量模型可望为分析铁陨石的冷却历史提供更为准确的分析手段.

    • 射电望远镜远场区域强干扰源规避方法研究

      2021, 62(6):61. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.003

      摘要 (69) HTML (0) PDF 414.82 K (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着频率使用率的提高, 射电天文台址地面或空间存在强电磁干扰致使望远镜接收机系统处于非线性状态. 为减少强电磁干扰的影响、提高天文观测效率, 提出了一种基于望远镜远场区域的强干扰源规避方法. 首先, 通过仿真分析确定的射电望远镜远场方向图, 结合望远镜与干扰源之间的位置关系, 分析了强电磁干扰到达射电望远镜焦点处的功率响应, 并依据接收机第2阶中频放大器性能参数, 确定射电望远镜处于非饱和状态的规避角度计算方法. 其次, 采用该方法计算分析了民航飞机对射电望远镜的影响, 若民航飞机上有主动发射的干扰源, 且不经过反射等传播现象, 当射电望远镜主波束轴偏开一定方向后, 可有效降低对射电望远镜的干扰强度.

    • KAGRA引力波探测器中蓝宝石测试镜光学性质研究

      2021, 62(6):62. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.004

      摘要 (52) HTML (0) PDF 2.79 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:低温制冷技术是下一代激光干涉仪引力波探测器的核心技术之一. 日本引力波探测器KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector)作为该技术的前沿开拓者, 将运行在20K的超低温环境中, 并使用在低温下热噪声较低的单晶蓝宝石晶体作为测试镜. 然而, 高质量大尺寸低吸收率的蓝宝石晶体极难制备. 此外, 由于蓝宝石晶体存在晶格结构不均匀, 很容易导致不必要的双折射效应, 从而影响探测器的目标灵敏度. 基于上述问题, 开发了两套大尺寸光学测量系统, 首次系统研究了KAGRA低温蓝宝石测试镜的光学特性. 首先, 根据探测器对测试镜热噪声的要求, 开发了一套基于光热共光路干涉技术的光学测量系统, 该系统可对测试镜以及测试镜表面涂层的光学吸收进行有效的表征. 其次, 基于光学吸收测量系统, 开发了一套双折射效应测量系统, 该系统可以有效表征测试镜中双折射的均匀性. 目前两套测量系统的搭建与调试已完成, 对蓝宝石测试镜光学吸收的测量灵敏度达到了1.5ppm/cm, 双折射测量系统的空间分辨率小于0.3mm times 0.3mm. 该工作对降低大尺寸低温测试镜双折射效应及提高探测器灵敏度具有重要意义.

    • 射电望远镜多目标观测策略优化

      2021, 62(6):63. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.005

      摘要 (79) HTML (0) PDF 421.21 K (157) 评论 (0) 收藏

      摘要:望远镜调度是望远镜运行中的关键组成部分, 用于辅助科研人员进行合理的观测计划安排, 提高望远镜的运行效率, 获取高质量的观测数据. 然而, 由于不同观测项目的科学需求不同, 望远镜的调度过程十分复杂. 针对短周期多目标的观测项目, 考虑望远镜换源时转动时长、观测高度角等因素进行建模, 采用贪心算法对中国科学院新疆天文台南山26m望远镜脉冲星到达时间观测列表进行调度. 通过模拟表明, 使用算法完成的观测列表可以有效地减少观测过程中的平均转动时长, 提升观测数据的质量, 提高望远镜时间利用率, 减少科研人员对观测列表编排的负担.

    • 红移畸变对宇宙学空洞的影响

      2021, 62(6):64. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.006

      摘要 (72) HTML (0) PDF 4.48 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探索红移畸变对空洞性质的影响, 利用了一组星系形成半解析模拟星表数据, 采用VIDE (Void Identification and Examination toolkit)算法寻找真实空间和红移空间的宇宙学空洞, 根据空洞外围墙结构处的星系运动速度将空洞分为``塌缩型''和``膨胀型''. 结果表明: ``塌缩型''空洞所占比例会随着空洞的尺度变大而减少, ``膨胀型''空洞则与之相反, 两类空洞的平均有效半径在实空间中相差20%, ``塌缩型''空洞的平均径向密度轮廓显著高于``膨胀型''空洞. 利用成员星系将两种空间中的空洞进行匹配, 通过比较实空间和红移空间中空洞的数目分布, 发现实空间和红移空间中空洞的数目差异与空洞大小有关, 并且红移空间中有一半左右的空洞无法对应到实空间. 对匹配空洞, 红移畸变对``塌缩型''空洞的密度影响更大; 对未匹配空洞, 其密度轮廓与匹配空洞存在明显区别, 并且实空间中未匹配空洞其壳层星系向空洞内部运动的趋势更加明显.

    • 重子物质对暗物质晕形状和角动量的影响

      2021, 62(6):65. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.007

      摘要 (108) HTML (0) PDF 1.41 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高精度大样本的冷暗物质($\Lambda$ cold dark matter, $\Lambda$CDM)宇宙学数值模拟的数据, 对重子物质如何影响暗物质晕的形状和角动量进行了研究.使用了3种数值模拟数据, 纯暗物质模拟、含辐射冷却、恒星形成和动力学超新星反馈的模拟, 包含活动星系核反馈效应的恒星形成模拟. 对这3种模拟, 还进行了不同红移处的比较. 主要结果如下.重子物理过程会改变暗物质晕的质量分布, 特别是有活动星系核反馈机制的情况下.比如, 活动星系核反馈会减少大质量暗物质晕的形成.随着宇宙的演化, 暗物质晕的空间形态逐渐由扁变圆. 重子物质的存在会加速暗物质晕形状的变化过程, 而且会使暗物质晕形状变得更圆. 但是活动星系核的反馈会对这一加速效应产生抑制.重子物质对暗物质晕的影响与暗物质晕的质量和半径都存在一定的依赖性.暗物质晕的质量越大, 它会呈现更扁的形态. 同时, 重子物质对任意质量的暗物质晕或暗物质晕在任意半径处的变圆均有一定的促进作用,尽管活动星系核反馈会抑制这一促进作用.特别是对于暗物质晕在0.2--0.6倍维里半径处的形状, 重子物质的影响尤为明显.此外, 重子物质的存在会对暗物质晕的角动量产生显著影响, 它会增大暗物质的角动量. 暗物质晕的自旋参数与质量无相关性, 但是与暗物质晕的半径存在一定的相关性.

    • 不同测站近地小行星地基观测效能评估研究

      2021, 62(6):66. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.008

      摘要 (68) HTML (0) PDF 385.10 K (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:目标的完备性搜索是开展近地小行星预警和防御的前提. 为量化评价近地小行星观测效能, 提高监测设备使用效率, 提出一种综合望远镜参数和测站天文条件的观测效能评估方法. 以观测目标信噪比作为检测指标, 设定检测条件形成目标检测方法, 定义评价指标用于评估近地小行星观测效能. 再基于近地小行星轨道数据和尺度分布模型, 建立近地小行星轨道数据模拟样本库. 最后选取中国科学院紫金山天文台盱眙观测站和中国科学院国家天文台冷湖观测台址, 仿真分析近地天体望远镜对直径0.01--30km近地小行星的观测效能, 结果表明: 不考虑两观测站年有效观测时间差异, 近地天体望远镜在冷湖观测全尺寸模拟样本的效能比在盱眙提高了5.21倍, 其中对1km以上直径目标的观测效能相当, 对1km以下直径目标的观测效能差异开始显现, 对0.1km以下直径目标冷湖优势更显著.

    • 河外TeV能段γ射线背景下限的估算

      2021, 62(6):67. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.009

      摘要 (46) HTML (0) PDF 337.99 K (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:Fermi卫星对GeV能段的河外伽马射线背景(Extragalactic Gamma-ray Background, EGB)进行了较为精确的测量, 极大提高了对高能伽马射线背景的认识, 但是在TeV能段, 使用空间探测器进行观测非常困难, 只能依赖地面伽马射线探测器, 如成像大气切伦科夫望远镜. 目前, 对于TeV能段的河外伽马射线背景的认识还不完善. 使用有低活跃状态能谱的61个TeV源(包含2个星暴星系、6个射电星系以及53个耀变体)的累计流量给出河外TeV伽马射线背景的下限. 结果显示, 低能段(0.5--4.5TeV)流量由两个临近的耀变体Mrk 421和Mrk 501主导, 贡献了大约58%的累计背景流量; 而大于4.5TeV的能段, 由3个已观测到10TeV以上能段流量的极端耀变体H 1426+428、1ES 1959+650以及1ES 0229+200主导. 最后分别探究了星暴星系、射电星系以及耀变体对河外TeV伽马射线背景的贡献, 不同耀变体子类对河外TeV伽马射线背景的贡献以及不同红移区间TeV源对河外伽马射线背景的贡献.

    • 亮红外星系NGC 1614中多谱线示踪的致密分子气体

      2021, 62(6):68. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.010

      摘要 (69) HTML (0) PDF 1.88 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用高空间分辨率的12CO(1-0)、13CO(1-0)、12CO(3-2)、12CO(6-5)、HCN(3-2)、\lk HCN(4-3)、 HCO+(3-2)和HCO+(4-3)分子谱线的ALMA (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array)归档数据, 来研究近邻亮红外星系NGC 1614的分子气体性质, 尤其是致密分子气体的性质. 在高分辨率分子气体谱线的积分强度图中, 在星系中心区域($<$ 1kpc)可以看到环状结构, 分子气体主要分布于星系中心区域, 核区分子气体含量较少. 12CO(1-0)显示出向南部、 北部以及东南部的延展结构, 高阶的CO ($J \ge$ 3, J为转振能级量子数)分子谱线和致密分子HCN、HCO+谱线显示, 较致密的分子气体主要集中于星系中心区域. HCN(4-3)/12CO(1-0)和HCN+(4-3)/12CO(1-0)积分强度比值图显示, 致密分子气体主要集中于中心区域的环状结构上. HCN/HCO+强度比值的分布变化表明星暴环的不同区域可能具有不同的激发条件. HCN/HCO+(4-3)强度比值分布在环的东、西部(sim0.44 pm 0.04)高于环的南、北部(sim0.35 pm 0.03). HCN/HCO+(3-2)强度比值较高的区域(sim0.38 pm 0.04)分布在HCN(3-2)峰值位置, 而环的西北、东南部强度比值相对较低(sim0.3 pm 0.03). 对于中心不同区域 HCN/HCO+比值变化的原因进行了讨论.

    • 基于光学辅助指向测量的太赫兹望远镜指向误差模型研究

      2021, 62(6):69. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.011

      摘要 (39) HTML (0) PDF 1.15 M (138) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对太赫兹波段天文点源目标较少, 指向测量相对困难的特点, 研究了利用与太赫兹天线共轴的小型光学望远镜来辅助太赫兹望远镜指向测量以及建立指向误差修正模型的方法. 依托紫金山天文台1.2 m斜轴式太赫兹天线开展了光学辅助指向测量的实验研究, 利用一台安装在天线背架上的100mm口径折射式光学望远镜获得了优于2$''$的指向测量精度. 此外, 通过对斜轴天线的结构分析以及大气折射和本地恒星时(Local Sidereal Time, LST)偏差等误差来源的分析, 建立了包含23个误差项的斜轴式光学指向修正模型, 实现了约3$''$的拟合精度. 最后, 借助高精度数字摄影测量对光电轴一致性进行了标定, 并针对其对指向模型精度的影响进行了讨论. 研究成果将为南极5 m太赫兹望远镜(The 5m Dome A Terahertz Explorer, DATE5)及其他太赫兹望远镜提供指向测量和指向修正模型方面的技术参考.

    • ICRF与Gaia-CRF参考架特性分析

      2021, 62(6):70. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2021.06.012

      摘要 (91) HTML (0) PDF 96.97 K (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:天体测量学是天文学中最古老的分支之一, 它是天文学的基础, 对天体物理学和大地测量学的许多方面至关重要.天体测量学的核心任务之一就是建立一个高精度天文参考系, 以便利用这样的惯性参照系来描述天体的位置和运动、研究银河系的运动学特征及对同一天体在不同波段的对应体进行位置认证和比较.当前的天文参考系是参照银河系外天体(主要是活动星系核)的位置来定义的, 称为国际天球参考系(ICRS).在实测上, 与之相对应的基本星表为国际天球参考架(ICRF), 它由甚长基线干涉测量(VLBI)技术在S/X、K和X/Ka波段的观测资料解算而得, 位置精度达到数十微角秒($\mathrm{\mu as}$)水平.另一方面, Gaia卫星的观测也将在光学波段建立类似精度的光学参考架(Gaia-CRF).ICRF与Gaia-CRF的连接成为天体测量领域需要解决的重大问题之一, 这要求对ICRF与Gaia-CRF参考架特性进行细致深入的分析. 首先, 分析了ICRF的整体特性.VLBI星表的内部符合精度估计值在$\mathrm{10\mu as}$和$\mathrm{40\mu as}$之间, 依赖于射电源的观测次数.这一结果一方面验证了ICRF3星表给出的位置噪声水平, 也说明了VLBI技术在天体测量方面的潜力.利用Gaia的河外源位置为参考, 分析了历代ICRF星表的外部符合精度, 指出ICRF3 X/Ka波段参考架存在约$\mathrm{200\mu as}$的系统误差.最后, 发明了一种评估射电源全天分布均匀性的量化指标并改进了ICRF定义源筛选策略, 结果表明相较于ICRF2而言, 这一方法能将ICRF轴指向稳定性提高2至3倍.这些工作很好地解释并补充了国际上ICRF3工作组的相关结果. 其次, 研究Gaia-CRF的参考架性质.使用了相对于依巴谷参考架的全局旋转和结合银河系动力学分析两种方法来评估Gaia-CRF1的惯性水平, 指出Gaia-CRF1可能存在约$\mathrm{0.3mas\cdot yr^{-1}}$的剩余旋转.对于Gaia-CRF2, 研究了其系统精度与河外源样本极限星等的依赖关系, 发现Gaia-CRF2的整体精度几乎不受星等差的影响.这一结果可作为未来ICRF与Gaia-CRF连接源选择的参考. 活动星系核的光学-射电位置差是影响参考架连接精度的重要因素之一.本文首次将光学-射电位置差研究延伸到K和Ka波段, 并研究其与河外源性质参数的相关性, 发现: 光学-射电位置差与星等的相关性是由于星等差而非真实的物理原因造成的, 因此在前人工作中被忽略的暗源也有可能作为ICRF与Gaia-CRF连接源.此外, 本文提出了一种新的参考架连接方法, 即在Gaia-CRF2框架下重新处理VLBI的历史观测资料.先期结果发现使用Gaia-CRF2来替代ICRF3尚不足以显著提高VLBI产品的精度, 但未来在Gaia-CRF参考架精度进一步提高后, 此方法仍值得进一步检验. 本文的研究, 一方面指出了ICRF与Gaia-CRF参考架中可能存在的种种问题, 另一方面也为将来光学与射电参考架连接提供了第一手的参考资料.

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