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2025(1):1
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.001
摘要：
J1846-0513是中国自主研发的500 m口径球面射电望远镜发现的毫秒脉冲星双星. 数据分析得到其轨道周期为Porb = 0:613 d, 轨道偏心率为e = 0:208. 根据双星演化理论, 该系统的轨道偏心率极有可能是在伴星发生超新星爆发形成中子星的过程中形成的. 根据质量参数, 该系统被认定为双中子星候选系统. 鉴于该系统的前身星演化对理解恒星和双星演化具有重要意义, 利用恒星演化程序模拟了由初始质量为1:345 M⊙的中子星和初始质量为2:8 M⊙的氦星组成, 初始轨道周期为0.5 d的双星系统的演化. 模拟显示, 氦星质量最终降低到1:554 M⊙, 其中碳氧核质量为1:431 M⊙. 演化结束时, 氦星中心演化出大约0:846 M⊙的硅核和大约0:086 M⊙的铁核及富中子核, 表明该氦星将发生铁核塌缩型超新星爆发, 形成一颗与观测到的质量下限接近的中子星. 对超新星爆发所导致的双星系统轨道骤变的模拟显示, 该模型可以演化为观测到的椭圆轨道双中子星候选体.
J1846-0513是中国自主研发的500 m口径球面射电望远镜发现的毫秒脉冲星双星. 数据分析得到其轨道周期为Porb = 0:613 d, 轨道偏心率为e = 0:208. 根据双星演化理论, 该系统的轨道偏心率极有可能是在伴星发生超新星爆发形成中子星的过程中形成的. 根据质量参数, 该系统被认定为双中子星候选系统. 鉴于该系统的前身星演化对理解恒星和双星演化具有重要意义, 利用恒星演化程序模拟了由初始质量为1:345 M⊙的中子星和初始质量为2:8 M⊙的氦星组成, 初始轨道周期为0.5 d的双星系统的演化. 模拟显示, 氦星质量最终降低到1:554 M⊙, 其中碳氧核质量为1:431 M⊙. 演化结束时, 氦星中心演化出大约0:846 M⊙的硅核和大约0:086 M⊙的铁核及富中子核, 表明该氦星将发生铁核塌缩型超新星爆发, 形成一颗与观测到的质量下限接近的中子星. 对超新星爆发所导致的双星系统轨道骤变的模拟显示, 该模型可以演化为观测到的椭圆轨道双中子星候选体.
2025(1):2
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.002
摘要：
背架受非均匀温度影响是造成射电望远镜天线主反射面精度下降的重要因素之一. 工作于野外的天线由于背架拓扑结构复杂导致杆件间相互存在遮挡、热传导、热辐射等, 使得背架结构温度场难以通过热力学仿真来准确获取与预测. 通过在南山26m射电望远镜天线背架上布设测温传感器, 得到天线背架温度数据集, 利用3种不同的无监督特征选择方法从66个测温点选出16个温度敏感点, 再将3组不同的温度敏感点集作为输入, 使用多输入多输出的BP (Back Propagation)神经网络模型训练输出对应的66个测温点的预测温度值, 通过插值算法实现背架全域连续点的温度预测. 经计算对比分析得出采用基于特征值敏感准则无监督特征选择方法选取测温敏感点效果最佳, 结合BP神经网络与Barnes插值算法实现了仅用16个实测温度点预测南山26m射电望远镜天线背架全域连续点的温度场分布, 预测均方根误差约为0.707 \circC. 研究成果为大口径射电望远镜天线背架结构温度采集点的布置、温度场的获取及预测提供一种可选方法.
背架受非均匀温度影响是造成射电望远镜天线主反射面精度下降的重要因素之一. 工作于野外的天线由于背架拓扑结构复杂导致杆件间相互存在遮挡、热传导、热辐射等, 使得背架结构温度场难以通过热力学仿真来准确获取与预测. 通过在南山26m射电望远镜天线背架上布设测温传感器, 得到天线背架温度数据集, 利用3种不同的无监督特征选择方法从66个测温点选出16个温度敏感点, 再将3组不同的温度敏感点集作为输入, 使用多输入多输出的BP (Back Propagation)神经网络模型训练输出对应的66个测温点的预测温度值, 通过插值算法实现背架全域连续点的温度预测. 经计算对比分析得出采用基于特征值敏感准则无监督特征选择方法选取测温敏感点效果最佳, 结合BP神经网络与Barnes插值算法实现了仅用16个实测温度点预测南山26m射电望远镜天线背架全域连续点的温度场分布, 预测均方根误差约为0.707 \circC. 研究成果为大口径射电望远镜天线背架结构温度采集点的布置、温度场的获取及预测提供一种可选方法.
2025(1):3
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.003
摘要：
指向精度是评价射电望远镜天线性能的重要指标, 而天线的伺服控制方法是影响该指标的关键因素. 研究提出了一种基于扰动观测器的超螺旋终端滑模控制方法, 实现了天线伺服系统的全局鲁棒有限时间稳定, 并利用Lyapunov稳定性理论分 析了系统的收敛时间. 所提出方法中的滑模变量采用和状态相关的变指数系数, 固定了最大滑动时间提高了系统的鲁棒性. 扰动观测器可准确获取伺服系统的干扰, 结合2阶结构的变增益超螺旋算法的控制率, 能有效缓解抖振现象, 实现天线的鲁棒控制. 仿真结果显示, 系统能在0.55 s左右快速跟踪信号, 跟踪误差小且抖振抑制效果明显. 提出的控制策略能够更快、更简单、更有效地跟踪参考信号抑制天线伺服系统的干扰.
指向精度是评价射电望远镜天线性能的重要指标, 而天线的伺服控制方法是影响该指标的关键因素. 研究提出了一种基于扰动观测器的超螺旋终端滑模控制方法, 实现了天线伺服系统的全局鲁棒有限时间稳定, 并利用Lyapunov稳定性理论分 析了系统的收敛时间. 所提出方法中的滑模变量采用和状态相关的变指数系数, 固定了最大滑动时间提高了系统的鲁棒性. 扰动观测器可准确获取伺服系统的干扰, 结合2阶结构的变增益超螺旋算法的控制率, 能有效缓解抖振现象, 实现天线的鲁棒控制. 仿真结果显示, 系统能在0.55 s左右快速跟踪信号, 跟踪误差小且抖振抑制效果明显. 提出的控制策略能够更快、更简单、更有效地跟踪参考信号抑制天线伺服系统的干扰.
2025(1):4
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.004
摘要：
获取准确的月球水氢分布图对于水冰的探测研究和后续深空探测均具有重要的科学价值. 基于中子探测器的探测原理和卫星图像降质过程, 构建了以kappa函数为基础的、具备移变特性的点扩散函数, 对图像进行模糊加噪后得到模拟的探测图像. 重点采用最大熵算法和Richardson-Lucy算法对模拟的探测图像进行重建, 以目视效果、卡方检验和真实性检验作为评价标准进行对比研究. 实验结果表明, 无论是低噪还是高噪下, 直接重建均无法取得较为理想的重建结果. 经过去噪预处理后, 在卡方检验安全的前提下, 从总体效果来看, 重建结果均优于预处理之前的情形. 其重建图像真实性检验中偏差较大的点明显减少, 意味着该方法可以获得更加准确可靠的重建结果.
获取准确的月球水氢分布图对于水冰的探测研究和后续深空探测均具有重要的科学价值. 基于中子探测器的探测原理和卫星图像降质过程, 构建了以kappa函数为基础的、具备移变特性的点扩散函数, 对图像进行模糊加噪后得到模拟的探测图像. 重点采用最大熵算法和Richardson-Lucy算法对模拟的探测图像进行重建, 以目视效果、卡方检验和真实性检验作为评价标准进行对比研究. 实验结果表明, 无论是低噪还是高噪下, 直接重建均无法取得较为理想的重建结果. 经过去噪预处理后, 在卡方检验安全的前提下, 从总体效果来看, 重建结果均优于预处理之前的情形. 其重建图像真实性检验中偏差较大的点明显减少, 意味着该方法可以获得更加准确可靠的重建结果.
2025(1):5
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.005
摘要：
采用传统的椭圆根数描述航天器的运动时, 若其轨道从椭圆变化到双曲线, 将难以继续计算. 为了解决此问题, 在椭圆轨道根数等经典根数的基础上加以改进, 利用一组适用于任意圆锥曲线的轨道根数来对运动方程积分. 该组根数可适用于任意偏心率e ≥ 0 和倾角0 ≤ i < 180 ◦时会出现奇点. 给出了其基本的转换公式和摄动运动方程. 随后, 对地月空间目标进行轨道预报, 与使用位置速度的计算结果比较, 结果表明该根数的结果有着足够的准确性, 并在根数变化不是特别剧烈时, 计算效率具有优势. 针对根数实际应用中可能出现的e较大的双曲线轨道或者i = 180◦奇点的问题, 给出了设置条件更换状态量、固定积分步长等解决方案, 并评估了其适用性.
采用传统的椭圆根数描述航天器的运动时, 若其轨道从椭圆变化到双曲线, 将难以继续计算. 为了解决此问题, 在椭圆轨道根数等经典根数的基础上加以改进, 利用一组适用于任意圆锥曲线的轨道根数来对运动方程积分. 该组根数可适用于任意偏心率e ≥ 0 和倾角0 ≤ i < 180 ◦时会出现奇点. 给出了其基本的转换公式和摄动运动方程. 随后, 对地月空间目标进行轨道预报, 与使用位置速度的计算结果比较, 结果表明该根数的结果有着足够的准确性, 并在根数变化不是特别剧烈时, 计算效率具有优势. 针对根数实际应用中可能出现的e较大的双曲线轨道或者i = 180◦奇点的问题, 给出了设置条件更换状态量、固定积分步长等解决方案, 并评估了其适用性.
2025(1):6
, DOI: 10.15490/j.cnki.0001-5245.2025.01.006
摘要：
围绕多层屏蔽体孔缝耦合技术问题, 开展孔缝耦合对屏蔽效能的影响研究, 为大型 射电望远镜电磁兼容设计提供技术支撑. 基于Robinson模型和电磁拓扑理论, 建立了双层 有孔屏蔽腔的等效电路及其信号流图, 利用BLT (Baum-Liu-Tesch)方程求解屏蔽效能, 并考虑了3层腔体的情 况. 对比分析了测试值、仿真值、Robinson算法和BLT算法的精度, 验证了BLT算法的准确性. 在此基础上, 分析了0--1.5GHz频段层间距、孔的形状、辐射源安装位置对双层金属腔的屏蔽效能影响, 并提出工程建议. 此外, 分析了3层屏蔽腔体层数与屏蔽效能间的关系, 结果表明屏蔽效能与层数存在线性关系.
围绕多层屏蔽体孔缝耦合技术问题, 开展孔缝耦合对屏蔽效能的影响研究, 为大型 射电望远镜电磁兼容设计提供技术支撑. 基于Robinson模型和电磁拓扑理论, 建立了双层 有孔屏蔽腔的等效电路及其信号流图, 利用BLT (Baum-Liu-Tesch)方程求解屏蔽效能, 并考虑了3层腔体的情 况. 对比分析了测试值、仿真值、Robinson算法和BLT算法的精度, 验证了BLT算法的准确性. 在此基础上, 分析了0--1.5GHz频段层间距、孔的形状、辐射源安装位置对双层金属腔的屏蔽效能影响, 并提出工程建议. 此外, 分析了3层屏蔽腔体层数与屏蔽效能间的关系, 结果表明屏蔽效能与层数存在线性关系.
2025(1):7
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.007
摘要：
相对于正常脉冲星, 毫秒脉冲星是一类自转速度更快的中子星, 其发出的脉冲信号具有极高的稳定性. 脉冲星的偏振轮廓的稳定性是研究脉冲星辐射机制和星际介质性质的重要问题之一. 利用澳大利亚Parkes 64 m望远镜的观测数据, 对3颗毫秒脉冲星PSR J1022$+$1001、PSR J1730-2304和PSR J2129-5721的偏振轮廓稳定性进行了研究. 通过对观测数据的分析, 发现其偏振轮廓在不同时间存在着细小的变化. 分析轮廓变化的原因, 提出了可能的解释, 包括星际介质的影响、 脉冲星本身内禀属性的不稳定性等.
相对于正常脉冲星, 毫秒脉冲星是一类自转速度更快的中子星, 其发出的脉冲信号具有极高的稳定性. 脉冲星的偏振轮廓的稳定性是研究脉冲星辐射机制和星际介质性质的重要问题之一. 利用澳大利亚Parkes 64 m望远镜的观测数据, 对3颗毫秒脉冲星PSR J1022$+$1001、PSR J1730-2304和PSR J2129-5721的偏振轮廓稳定性进行了研究. 通过对观测数据的分析, 发现其偏振轮廓在不同时间存在着细小的变化. 分析轮廓变化的原因, 提出了可能的解释, 包括星际介质的影响、 脉冲星本身内禀属性的不稳定性等.
2025(1):8
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.008
摘要：
中国巡天空间望远镜(Chinese Survey Space Telescope, CSST)预计对系外行星开展大气观测研究, 这为系外行星观测领域提供了新的机遇. 目前主要通过凌星透射谱来研究系外行星大气. 然而, 实际观测数据中已经发现恒星活动存在的迹象, 且结果表明难以准确约束恒星活动污染. 所以, 如何准确区分并剔除恒星活动污染是透射光谱学的一个重大挑战. 因此, 在选择透射谱观测目标进行跟进观测时, 需要对潜在的恒星污染及其可区分性进行定量评估, 这需要大规模的仿真来提供预期数据. 利用多色测光法结合机器学习来判别系外气态行星大气透射谱中是否存在潜在的恒星污染, 针对CSST的多通道相机(Multi-Channel Imager, MCI)设计能准确预判透射谱是否存在恒星污染的滤光片观测组合, 可为后续系外行星大气观测目标的策略制定提供一定的参考.
中国巡天空间望远镜(Chinese Survey Space Telescope, CSST)预计对系外行星开展大气观测研究, 这为系外行星观测领域提供了新的机遇. 目前主要通过凌星透射谱来研究系外行星大气. 然而, 实际观测数据中已经发现恒星活动存在的迹象, 且结果表明难以准确约束恒星活动污染. 所以, 如何准确区分并剔除恒星活动污染是透射光谱学的一个重大挑战. 因此, 在选择透射谱观测目标进行跟进观测时, 需要对潜在的恒星污染及其可区分性进行定量评估, 这需要大规模的仿真来提供预期数据. 利用多色测光法结合机器学习来判别系外气态行星大气透射谱中是否存在潜在的恒星污染, 针对CSST的多通道相机(Multi-Channel Imager, MCI)设计能准确预判透射谱是否存在恒星污染的滤光片观测组合, 可为后续系外行星大气观测目标的策略制定提供一定的参考.
2025(1):9
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.009
摘要：
日常巡检是500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)运行和维护中的重要工作. FAST部件众多, 巡检过程中存在工作量大、寻找部件费时费力的问题. 实现巡检定位, 可以引导维护人员快速到达故障点, 对提高巡检效率, 保障望远镜正常运行有重要意义. 考虑到反射面对卫星信号存在遮挡, 采用惯性导航的方式, 基于双足脚绑IMU (Inertial Measurement Unit), 设计了1套步行导航算法. 算法沿用零速修正框架, 融合双足信息, 并结合磁场信息修正航向误差. 在规则轨迹中测试了算法有效性, 水平定位误差在行走距离的3%以内. 在巡检现场的不规则轨迹中, 结合沿途标志点, 水平定位误差小于11 m, 能够满足日常巡检定位的需要和支撑后续巡检定位系统的实用化.
日常巡检是500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)运行和维护中的重要工作. FAST部件众多, 巡检过程中存在工作量大、寻找部件费时费力的问题. 实现巡检定位, 可以引导维护人员快速到达故障点, 对提高巡检效率, 保障望远镜正常运行有重要意义. 考虑到反射面对卫星信号存在遮挡, 采用惯性导航的方式, 基于双足脚绑IMU (Inertial Measurement Unit), 设计了1套步行导航算法. 算法沿用零速修正框架, 融合双足信息, 并结合磁场信息修正航向误差. 在规则轨迹中测试了算法有效性, 水平定位误差在行走距离的3%以内. 在巡检现场的不规则轨迹中, 结合沿途标志点, 水平定位误差小于11 m, 能够满足日常巡检定位的需要和支撑后续巡检定位系统的实用化.
2025(1):10
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.010
摘要：
获得真实的日面观测图像, 是用户基于太阳望远镜开展科学和应用研究的基础, 而平场定标是科学数据生产过程中的必要步骤之一, 因为平场定标可以扣除太阳望远镜在成像过程中产生的不均匀性. ``夸父一号'又名先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星的载荷之一, 莱曼阿尔法太阳望远镜(Lyman-alpha Solar Telescope, LST), 包括3台科学仪器, 具体来说是由一个双波段太阳日冕仪(Solar Corona Imager, SCI)以及白光太阳望远镜(White-light Solar Telescope, WST)和莱曼阿尔法全日面太阳成像仪(Solar Disk Imager, SDI)这两个全日面太阳望远镜构成. WST和SDI的探测器是互补金属氧化物半导体\lk (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS), 其平场本身的主要特征是由于激光退火造成的条纹结构, 当CMOS探测器在紫外波段使用时会产生一定的衰减与辐射损伤, 并且探测器上的水汽凝结和有机物的积累等污染, 也会对所得平场产生一定影响. 主要展示了ASO-S卫星发射两年多来, 载荷LST的两个仪器WST和SDI在轨平场定标时使用的偏摆方案及其优化以及获得的平场图像和其随时间的演化情况等, 并简要地介绍了WST和SDI探测器随时间的衰减和辐射损伤情况.
获得真实的日面观测图像, 是用户基于太阳望远镜开展科学和应用研究的基础, 而平场定标是科学数据生产过程中的必要步骤之一, 因为平场定标可以扣除太阳望远镜在成像过程中产生的不均匀性. ``夸父一号'又名先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星的载荷之一, 莱曼阿尔法太阳望远镜(Lyman-alpha Solar Telescope, LST), 包括3台科学仪器, 具体来说是由一个双波段太阳日冕仪(Solar Corona Imager, SCI)以及白光太阳望远镜(White-light Solar Telescope, WST)和莱曼阿尔法全日面太阳成像仪(Solar Disk Imager, SDI)这两个全日面太阳望远镜构成. WST和SDI的探测器是互补金属氧化物半导体\lk (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS), 其平场本身的主要特征是由于激光退火造成的条纹结构, 当CMOS探测器在紫外波段使用时会产生一定的衰减与辐射损伤, 并且探测器上的水汽凝结和有机物的积累等污染, 也会对所得平场产生一定影响. 主要展示了ASO-S卫星发射两年多来, 载荷LST的两个仪器WST和SDI在轨平场定标时使用的偏摆方案及其优化以及获得的平场图像和其随时间的演化情况等, 并简要地介绍了WST和SDI探测器随时间的衰减和辐射损伤情况.
2025(1):11
, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2025.01.011
摘要：
文章由南京大学天文与空间科学学院刘林教授自述其学术生涯的成果、经验和感悟. 第1节是刘教授的简介, 简要回顾了他成长、学习直到成为我国天体力学和航天器轨道力学领域泰斗的历程. 第2节全面介绍了刘教授的学术成果. 刘教授从我国航天事业发展早期就开展卫星轨道理论的研究, 参与多项任务、型号, 相关成果也在其中得以应用; 作为天体力学专家, 在太阳系小天体轨道动力学方面也开展了多项研究并取得成果; 随着我国发展深空探测, 刘教授也参与了我国探月、探火工程的相关研究和论证工作. 文章第3节介绍了刘教授在教师岗位耕耘50多年的成果. 教书育人, 桃李满天下. 在第4节中, 刘教授介绍了自己在教学、科研岗位上躬耕50多年的经验和感悟, 从工作方式、态度以及工作生活方式等方面向科研、教学领域的年青人传授自己的经验.
文章由南京大学天文与空间科学学院刘林教授自述其学术生涯的成果、经验和感悟. 第1节是刘教授的简介, 简要回顾了他成长、学习直到成为我国天体力学和航天器轨道力学领域泰斗的历程. 第2节全面介绍了刘教授的学术成果. 刘教授从我国航天事业发展早期就开展卫星轨道理论的研究, 参与多项任务、型号, 相关成果也在其中得以应用; 作为天体力学专家, 在太阳系小天体轨道动力学方面也开展了多项研究并取得成果; 随着我国发展深空探测, 刘教授也参与了我国探月、探火工程的相关研究和论证工作. 文章第3节介绍了刘教授在教师岗位耕耘50多年的成果. 教书育人, 桃李满天下. 在第4节中, 刘教授介绍了自己在教学、科研岗位上躬耕50多年的经验和感悟, 从工作方式、态度以及工作生活方式等方面向科研、教学领域的年青人传授自己的经验.
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2019,60(4):57-66, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.04.005
摘要：
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递. 随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新, 卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月, 北斗三号卫星导航系统正式开通, 为``一带一路'国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务. 综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战, 针对上述问题, 阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标. 与GPS等其他GNSS系统进行比较, 分析了不同导航系统技术特点. 最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图, 为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.
全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)通过播发卫星钟差和精密轨道信息实现时间和空间基准信息向导航用户的传递. 随着高精度原子钟等导航卫星载荷、星间链路等天基/地基监测手段以及数据处理方法等技术的不断更新, 卫星轨道和钟差产品的精度和实时性也逐步提升. 2018年12月, 北斗三号卫星导航系统正式开通, 为``一带一路'国家提供实时高精度、高可靠的基本导航定位服务. 综述了北斗导航系统从北斗二号区域系统到北斗三号全球系统精密定轨与时间同步处理面临的困难和挑战, 针对上述问题, 阐述了北斗运行控制系统的解决途径和实现指标. 与GPS等其他GNSS系统进行比较, 分析了不同导航系统技术特点. 最后展望了精密定轨与时间同步技术未来的发展路线图, 为更高精度的GNSS导航定位授时服务提供参考.
2020,61(1):10, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.010
摘要：
银河系光行差, 或称为长期光行差漂移,是由于太阳系质心绕着银河系中心做轨道运动的加速度引起的视自行效应,量级大约为5\uasyr.在21世纪之前, 由于观测精度尚未达到如此高的程度, 人们很少讨论银河系光行差效应.随着甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometer, VLBI)在基本天文学中的广泛应用和欧洲空间局(European Space Agency, ESA)的第2代微角秒天体测量卫星\gaia的问世,该效应显得逐渐重要.由于河外源的分布不均匀, 银河系光行差效应会使得河外源天球参考架缓慢旋转,进而需要修正地球岁差参数, 其中岁差速率的改正值大约为1\uasyr.对于微角秒精度的VLBI和\gaia参考架, 银河系光行差将会引起框架扭曲,在两者的连接过程中, 也是必须考虑的系统效应.
银河系光行差, 或称为长期光行差漂移,是由于太阳系质心绕着银河系中心做轨道运动的加速度引起的视自行效应,量级大约为5\uasyr.在21世纪之前, 由于观测精度尚未达到如此高的程度, 人们很少讨论银河系光行差效应.随着甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometer, VLBI)在基本天文学中的广泛应用和欧洲空间局(European Space Agency, ESA)的第2代微角秒天体测量卫星\gaia的问世,该效应显得逐渐重要.由于河外源的分布不均匀, 银河系光行差效应会使得河外源天球参考架缓慢旋转,进而需要修正地球岁差参数, 其中岁差速率的改正值大约为1\uasyr.对于微角秒精度的VLBI和\gaia参考架, 银河系光行差将会引起框架扭曲,在两者的连接过程中, 也是必须考虑的系统效应.
2020,61(1):1, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.001
摘要：
接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备. 接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度. 常规方法就是使用经典的冷热负载法, 将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值, 之后再据此对射电源做进一步标定. 通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台, 使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度, 并与传统冷热负载法的测试结果进行比对. 结果显示, 在晴好天气条件下, 斩波轮法在30\circ、90\circ仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%, 可以很好地应用于实际噪声温度测试中; 但在5\circ仰角测试中, 由于过低仰角引入了地面噪声, 使得斩波轮法的测试误差上升至20%--30%之间而无法使用. 希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测, 从而完善斩波轮技术的应用, 使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.
接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备. 接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度. 常规方法就是使用经典的冷热负载法, 将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值, 之后再据此对射电源做进一步标定. 通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台, 使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度, 并与传统冷热负载法的测试结果进行比对. 结果显示, 在晴好天气条件下, 斩波轮法在30\circ、90\circ仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%, 可以很好地应用于实际噪声温度测试中; 但在5\circ仰角测试中, 由于过低仰角引入了地面噪声, 使得斩波轮法的测试误差上升至20%--30%之间而无法使用. 希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测, 从而完善斩波轮技术的应用, 使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.
2019,60(6):1-16, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.001
摘要：
天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节, 也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一. 现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用, 不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间. 以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨, 以现有算法为研究基础, 天体自动搜索软件系统得到设计和开发. 该系统包含友好的交互式用户操作界面, 具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能. 该系统对于大天区图以及图像集, 均能够很好地进行自动化处理. 测试结果显示, 上述方法对于天体搜索的改进有一定成效. 后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发, 以适应更多的需求.
天体搜索是天文数据处理流程的一个重要环节, 也是以平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)为代表的下一代射电望远镜在面向海量数据处理中的挑战之一. 现今天体自动搜索算法、软件已日趋成熟并投入应用, 不过在自动化、兼容性等方面仍具有提升空间. 以更自动化、更适应海量数据需求的天体搜索算法研究为宗旨, 以现有算法为研究基础, 天体自动搜索软件系统得到设计和开发. 该系统包含友好的交互式用户操作界面, 具备可视化输出数据显示、兼容不同数据输入和输出并包含为实际应用服务的文件管理功能. 该系统对于大天区图以及图像集, 均能够很好地进行自动化处理. 测试结果显示, 上述方法对于天体搜索的改进有一定成效. 后续将在此基础上对该集成系统做进一步的改进开发, 以适应更多的需求.
2019,60(5):63-84, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.05.007
摘要：
宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一. 一直以来, 超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源. 多波段观测表明, 超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV ($ 10^{15} $ eV)能量. 扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一, 而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台. 近年来, 一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究. 新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用, 深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性, 构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型, 不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常, 还自然地形成能谱膝区, 甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区. 该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散, 这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.
宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一. 一直以来, 超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源. 多波段观测表明, 超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV ($ 10^{15} $ eV)能量. 扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一, 而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台. 近年来, 一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究. 新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用, 深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性, 构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型, 不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常, 还自然地形成能谱膝区, 甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区. 该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散, 这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证.
2020,61(1):9, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.009
摘要：
从相关文献中获得Fermi耀变体(blazar)的射电(R) 1.4GHz、光学(O) 4.68 times 1014Hz、X-ray (X) 1keV和gamma-ray (gamma) 1GeV辐射流量密度, 计算了上述波段两两之间的6个有效谱指数$\alpha_RO$、$\alpha_RX$、$\alpha_{\rm R\gamma
从相关文献中获得Fermi耀变体(blazar)的射电(R) 1.4GHz、光学(O) 4.68 times 1014Hz、X-ray (X) 1keV和gamma-ray (gamma) 1GeV辐射流量密度, 计算了上述波段两两之间的6个有效谱指数$\alpha_RO$、$\alpha_RX$、$\alpha_{\rm R\gamma
2019,60(4):14-25, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.04.002
摘要：
明代中期兴起的地方志和私人著作, 记载了许多天象事件, 日食记录是其中重要内容. 地方性日食记录的精华集中在对日全食现象的生动描述, 地方志记录的最大价值是一次日全食的多个见全食点. 明代中国东部地区发生了15次中心日食. 明后期的10次中, 8次都有大量的地方性记录. 讨论了明代地方性日食记录的各种特点, 并重点展示了这8次日全食在全国各地的观测地点分布以及对日全食景象的生动描述.
明代中期兴起的地方志和私人著作, 记载了许多天象事件, 日食记录是其中重要内容. 地方性日食记录的精华集中在对日全食现象的生动描述, 地方志记录的最大价值是一次日全食的多个见全食点. 明代中国东部地区发生了15次中心日食. 明后期的10次中, 8次都有大量的地方性记录. 讨论了明代地方性日食记录的各种特点, 并重点展示了这8次日全食在全国各地的观测地点分布以及对日全食景象的生动描述.
2020,61(1):3, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.003
摘要：
伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个gamma射线偏振仪, 于 2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行, 主要用于探测在50--500keV能区的硬X射线辐射的线偏振. POLAR由25个模块组成, 每个模块有64个塑料闪烁体棒, 总计有1600个塑料闪烁体棒, 具有较大的有效探测面积和视场. 在轨运行期间探测到多个小耀斑, 它们的硬X射线光子能量通常小于50\ keV, 无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析. 结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50\ keV的低能相对定标. 虽然定标得到的能量阈值($\sim $10\ keV)和转换因子相对稳定, 但是和高能定标给出的结果相比有显著差异, 并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.
伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个gamma射线偏振仪, 于 2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行, 主要用于探测在50--500keV能区的硬X射线辐射的线偏振. POLAR由25个模块组成, 每个模块有64个塑料闪烁体棒, 总计有1600个塑料闪烁体棒, 具有较大的有效探测面积和视场. 在轨运行期间探测到多个小耀斑, 它们的硬X射线光子能量通常小于50\ keV, 无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析. 结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50\ keV的低能相对定标. 虽然定标得到的能量阈值($\sim $10\ keV)和转换因子相对稳定, 但是和高能定标给出的结果相比有显著差异, 并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.
2020,61(1):2, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.002
摘要：
2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达 100ks的观测. 采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和 加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform, WWZ)两种方法对数据进行分析, 发现存在着sim2.24 h和sim4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO), 其置信度分别为7.3sigma和4.8sigma. 这两个QPO信号的周期具有大约1:2 (1:1.83)的关系. 在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号, 表明这是一种暂现现象. ESO 113-G010中心黑洞的质量$ M_{\rm BH
2005年11月XMM-Newton望远镜对窄线赛弗特星系ESO 113-G010进行了长达 100ks的观测. 采用Lomb-Scargle周期图(LSP)法和 加权小波Z变换(Weighted Wavelet Z-transform, WWZ)两种方法对数据进行分析, 发现存在着sim2.24 h和sim4.09 h准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO), 其置信度分别为7.3sigma和4.8sigma. 这两个QPO信号的周期具有大约1:2 (1:1.83)的关系. 在该源的其他的观测中并没有发现QPO信号, 表明这是一种暂现现象. ESO 113-G010中心黑洞的质量$ M_{\rm BH
2019,60(6):105-115, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.010
摘要：
详细分析了一次太阳低层大气磁场重联触发的喷流事件. 这次喷流发生在2014年8月1日, 爆发自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)活动区12127边缘的一个卫星黑子处. 该喷流爆发包括日浪、紫外喷流、极紫外高温和低温喷流. 大熊湖太阳天文台(Big Bear Solar Observatory, BBSO)的Goode Solar Telescope (GST)高分辨率氧化钛(TiO)谱线的光球观测显示, 喷流爆发过程中, 卫星黑子一直衰减. 到喷流结束, 卫星黑子面积共减少了80%. 在此过程中, 太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日球磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的视向磁场观测表明, 该卫星黑子对应的负极磁场与相邻的正极磁场发生明显对消, 产生喷流足部亮点. 根据SDO卫星太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的多波段观测, 该足部亮点首先出现在紫外1600{\AA
详细分析了一次太阳低层大气磁场重联触发的喷流事件. 这次喷流发生在2014年8月1日, 爆发自美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)活动区12127边缘的一个卫星黑子处. 该喷流爆发包括日浪、紫外喷流、极紫外高温和低温喷流. 大熊湖太阳天文台(Big Bear Solar Observatory, BBSO)的Goode Solar Telescope (GST)高分辨率氧化钛(TiO)谱线的光球观测显示, 喷流爆发过程中, 卫星黑子一直衰减. 到喷流结束, 卫星黑子面积共减少了80%. 在此过程中, 太阳动力学天文台(Solar Dynamics Observatory, SDO)日球磁场成像仪(Helioseismic and Magnetic Imager, HMI)的视向磁场观测表明, 该卫星黑子对应的负极磁场与相邻的正极磁场发生明显对消, 产生喷流足部亮点. 根据SDO卫星太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly, AIA)的多波段观测, 该足部亮点首先出现在紫外1600{\AA
2019,60(6):17-25, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.06.002
摘要：
大型光纤陀螺仪可以精确测量地球自转角速率, 进而可以运用于世界时(UT1)的解算工作中. 光纤陀螺仪包含的噪声会影响测量的精确度以及稳定性, 运用Allan方差可以对光纤陀螺仪的输出数据进行噪声分析, 同时对陀螺仪测量数据进行功率谱分析, 分析测量数据中存在的高频振动变化影响, 并结合分析结果, 从数据处理方法上提出改进措施. 分析结果可以对光纤陀螺仪的改进以及数据处理方法的建立提供参考.
大型光纤陀螺仪可以精确测量地球自转角速率, 进而可以运用于世界时(UT1)的解算工作中. 光纤陀螺仪包含的噪声会影响测量的精确度以及稳定性, 运用Allan方差可以对光纤陀螺仪的输出数据进行噪声分析, 同时对陀螺仪测量数据进行功率谱分析, 分析测量数据中存在的高频振动变化影响, 并结合分析结果, 从数据处理方法上提出改进措施. 分析结果可以对光纤陀螺仪的改进以及数据处理方法的建立提供参考.
2020,61(1):4, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.004
摘要：
基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量, 利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品, 实现了北斗全视法时间比对. 以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间, 首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响, 然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除, 分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后, 将2者再做差, 便得到了北斗全视时间比对结果. 以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象, 开展了长基线北斗全视时间比对试验, 获得北斗全视时间传递结果, 最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估. 结果表明: 北斗全视时间比对的天稳为$10^{-14
基于卫星导航双频时间传递型接收机的伪码观测量, 利用国际全球卫星导航系统服务组织(International Global Navigation Satellite System (GNSS) Service, IGS)提供的高精度卫星轨道和钟差产品, 实现了北斗全视法时间比对. 以IGS提供的时间尺度为两个待比对站的公共参考时间, 首先使用双频组合法消除电离层对伪距观测的影响, 然后将对流层和地球自转效应带来的时延利用理论模型在伪码观测量中进行扣除, 分别获得两个比对站时间与公共参考时间之差后, 将2者再做差, 便得到了北斗全视时间比对结果. 以中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国物理技术研究院(PTB)和西班牙海军天文台(ROA)所保持的国家标准时间作为比对对象, 开展了长基线北斗全视时间比对试验, 获得北斗全视时间传递结果, 最后利用阿伦方差和时间方差两项关键性能指标以及卫星双向时间比对对其进行性能评估. 结果表明: 北斗全视时间比对的天稳为$10^{-14
2020,61(1):7, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.007
摘要：
为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题, 提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略. 首先, 利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性, 对数据进行处理并构建检索策略; 其次, 结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点, 构建空间目标光学特性数据混合存储策略, 并设计了数据检索体系结构; 最后, 选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证. 实验结果表明, 存储数值数据情况下, 混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍; 存储数值数据和图像文件情况下, 提高超过34倍; 在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升. 提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.
为解决海量空间目标光学特性数据入库与检索效率低、非结构化数据存储与管理困难、数据服务扩展性差和无法满足多用户获取实时请求数据的问题, 提出一种空间目标光学特性数据混合存储策略. 首先, 利用光学特性数据中光源与探测角度的规律性, 对数据进行处理并构建检索策略; 其次, 结合空间目标光学特性数据应用领域在数据存储、处理和访问方面的需求特点, 构建空间目标光学特性数据混合存储策略, 并设计了数据检索体系结构; 最后, 选取空间目标模拟光学特性数据入库和检索两个场景进行验证. 实验结果表明, 存储数值数据情况下, 混合存储策略数据入库效率较传统关系型数据库提高超过17倍; 存储数值数据和图像文件情况下, 提高超过34倍; 在多用户请求下混合存储策略数据检索效率较传统存储策略有较大提升. 提出的混合存储策略能够有效地满足空间目标光学特性相关的仿真、测试与实验对数据的实时请求需求.
2020,61(1):6, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.006
摘要：
伴随着引力波事件GW170817的短暴GRB (Gamma-Ray Burst) 170817A首次提供了双中子星并合与短暴相联系的直接证据. 但是短暴GRB 170817A具有非常弱的光度, 意味着观测的视线方向可能偏离喷流轴方向. 根据短暴静止系的峰值能量$E_{p, i
伴随着引力波事件GW170817的短暴GRB (Gamma-Ray Burst) 170817A首次提供了双中子星并合与短暴相联系的直接证据. 但是短暴GRB 170817A具有非常弱的光度, 意味着观测的视线方向可能偏离喷流轴方向. 根据短暴静止系的峰值能量$E_{p, i
2019,60(5):44-54, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.05.005
摘要：
按照目前的国际规范, 高精度GNSS (Global Navigation Satellite System)轨道产品一般以天为周期进行发布, 提供给用户使用. 连续使用多天的产品存在不同天间的跳变问题. 利用德国地学研究中心(GFZ)、欧洲定轨中心(COD)、欧空局(ESA)、美国喷气试验室(JPL)以及上海天文台(SHA)共5个GNSS分析中心2013---2017年的轨道产品, 分析了轨道跳变的特性. 计算结果表明: GFZ、COD、ESA、SHA和JPL的3维轨道跳变平均分别为7.79cm、1.51cm、7.77cm、11.75cm和2.51cm. 轨道跳变序列的周期特性分析表明: 序列存在90d、120d、340d左右的显著周期项, 对应于海潮对地球自转的影响, 其振幅为数毫米至1cm左右. 表明精密轨道确定需要进一步精化该项模型; GPS的跳变序列还存在与卫星星座相关的175d和352d左右的交点年显著周期项. 此外, 针对COD产品外推轨道的分析, 验证了地球反照辐射压和太阳光压模型等动力学模型对轨道的差异.
按照目前的国际规范, 高精度GNSS (Global Navigation Satellite System)轨道产品一般以天为周期进行发布, 提供给用户使用. 连续使用多天的产品存在不同天间的跳变问题. 利用德国地学研究中心(GFZ)、欧洲定轨中心(COD)、欧空局(ESA)、美国喷气试验室(JPL)以及上海天文台(SHA)共5个GNSS分析中心2013---2017年的轨道产品, 分析了轨道跳变的特性. 计算结果表明: GFZ、COD、ESA、SHA和JPL的3维轨道跳变平均分别为7.79cm、1.51cm、7.77cm、11.75cm和2.51cm. 轨道跳变序列的周期特性分析表明: 序列存在90d、120d、340d左右的显著周期项, 对应于海潮对地球自转的影响, 其振幅为数毫米至1cm左右. 表明精密轨道确定需要进一步精化该项模型; GPS的跳变序列还存在与卫星星座相关的175d和352d左右的交点年显著周期项. 此外, 针对COD产品外推轨道的分析, 验证了地球反照辐射压和太阳光压模型等动力学模型对轨道的差异.
2020,61(1):11, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.011
摘要：
宇宙再电离是宇宙从黑暗时期到完全电离过渡的重要阶段, 也是宇宙学研究的一个非常重要的课题, 但是目前为止人们对宇宙再电离仍然缺乏足够精确的观测, 其中最大的问题是微弱的有效信号往往淹没于巨大的前景噪声中因而很难提取出来. 本工作中研究了宇宙再电离时代的动力学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应(Kinetic Sunyaev-Zel'dovich, kSZ)、X射线背景以及与中性氢的21 cm信息的互相关. 由于不同观测途径之间的互相关能够有效去除不相干噪声的干扰, 这些研究成果有助于从未来的观测结果中提取出有用的宇宙再电离信号. 由于kSZ效应和21 cm信息(kSZ-21 cm)的互相关在小尺度上可以完全忽略, 因此重点研究了kSZ平方(kSZ2)和21 cm信息(kSZ2-21 cm)的互相关. 首先利用半解析数值模拟(21CMFAST)构建了宇宙再电离时代的kSZ效应的2维分布以及随红移演化的21 cm信息, 在此基础上计算了kSZ2-21 cm互相关及其随红移的演化. 研究表明, 当宇宙的平均电离率$x_e\lesssim 0.7$时, kSZ2的扰动主要由电离泡的分布主导, 因此kSZ2-21 cm互相关为负; 而当$0.8\lesssim x_e<1$时, kSZ2-21 cm互相关由中性氢的分布主导, 所以互相关为正. 不同的是在非常高的红移处, 当$x_e<0.15$, 21 cm信息的扰动由与物质密度扰动正相关的自旋温度主导, kSZ2-21 cm互相关为正. kSZ2-21 cm互相关信号的观测需要首先用维纳滤波滤除原初宇宙微波背景辐射(CMB)在大尺度上的各向异性污染. 研究发现, 平方公里阵列望远镜(SKA)和当前的地基CMB实验能够以很高的信噪比观测kSZ2-21 cm互相关, 如SKAsim10 h的积分和1.7$^\prime$分辨率以及3.4muK噪声水平的CMB实验在$x_e=0.2$、0.5、0.9时的信噪比分别能达到51、60、37. 宇宙再电离时代的X射线背景主要由X射线双星、中心吸积黑洞以及受激波加热的星际介质贡献. 利用宇宙学流体动力学和辐射转移数值模拟研究了这些高能辐射源对宇宙X射线背景的贡献以及与21 cm信息的互相关. 研究发现这些辐射源对宇宙X射线背景的贡献只占当前软频段0.5--2$\rm keV$的观测结果的sim5%以及硬频段2--8$\rm keV$的sim4%, 这些源对宇宙X射线背景分布的自相关功率谱的贡献小于当前观测结果的sim2%, 因此几乎无法直接用宇宙X射线背景的观测研究宇宙再电离. 借助于21 cm信息的红移信息, 宇宙X射线背景和21 cm信息的互相关(Xray-21 cm)能够研究高红移X射线源的许多性质. 研究表明, 在宇宙再电离的早期, Xray-21 cm互相关为正, 而当星系际介质被高度电离时, Xray-21 cm互相关则为负. Xray-21 cm互相关从正到负的过渡与高红移X射线源的模型以及研究的空间尺度的大小有关. 一般来说, X射线源的辐射越强过渡发生的越早, 同时在越小的空间尺度上过渡也越早. 以SKA望远镜作为21厘米实验的参考仪器, 并假设高精度X射线巡天实验能够分辨并移除辐射流量$> 10^{-15} \rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 2者的联合观测的信噪比$<1$, 而如果X射线巡天实验能够识别$>10^{-17}\rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 那么在$x_e=0.5$时累积的信噪比最高可以达到$\sim 5$.
宇宙再电离是宇宙从黑暗时期到完全电离过渡的重要阶段, 也是宇宙学研究的一个非常重要的课题, 但是目前为止人们对宇宙再电离仍然缺乏足够精确的观测, 其中最大的问题是微弱的有效信号往往淹没于巨大的前景噪声中因而很难提取出来. 本工作中研究了宇宙再电离时代的动力学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应(Kinetic Sunyaev-Zel'dovich, kSZ)、X射线背景以及与中性氢的21 cm信息的互相关. 由于不同观测途径之间的互相关能够有效去除不相干噪声的干扰, 这些研究成果有助于从未来的观测结果中提取出有用的宇宙再电离信号. 由于kSZ效应和21 cm信息(kSZ-21 cm)的互相关在小尺度上可以完全忽略, 因此重点研究了kSZ平方(kSZ2)和21 cm信息(kSZ2-21 cm)的互相关. 首先利用半解析数值模拟(21CMFAST)构建了宇宙再电离时代的kSZ效应的2维分布以及随红移演化的21 cm信息, 在此基础上计算了kSZ2-21 cm互相关及其随红移的演化. 研究表明, 当宇宙的平均电离率$x_e\lesssim 0.7$时, kSZ2的扰动主要由电离泡的分布主导, 因此kSZ2-21 cm互相关为负; 而当$0.8\lesssim x_e<1$时, kSZ2-21 cm互相关由中性氢的分布主导, 所以互相关为正. 不同的是在非常高的红移处, 当$x_e<0.15$, 21 cm信息的扰动由与物质密度扰动正相关的自旋温度主导, kSZ2-21 cm互相关为正. kSZ2-21 cm互相关信号的观测需要首先用维纳滤波滤除原初宇宙微波背景辐射(CMB)在大尺度上的各向异性污染. 研究发现, 平方公里阵列望远镜(SKA)和当前的地基CMB实验能够以很高的信噪比观测kSZ2-21 cm互相关, 如SKAsim10 h的积分和1.7$^\prime$分辨率以及3.4muK噪声水平的CMB实验在$x_e=0.2$、0.5、0.9时的信噪比分别能达到51、60、37. 宇宙再电离时代的X射线背景主要由X射线双星、中心吸积黑洞以及受激波加热的星际介质贡献. 利用宇宙学流体动力学和辐射转移数值模拟研究了这些高能辐射源对宇宙X射线背景的贡献以及与21 cm信息的互相关. 研究发现这些辐射源对宇宙X射线背景的贡献只占当前软频段0.5--2$\rm keV$的观测结果的sim5%以及硬频段2--8$\rm keV$的sim4%, 这些源对宇宙X射线背景分布的自相关功率谱的贡献小于当前观测结果的sim2%, 因此几乎无法直接用宇宙X射线背景的观测研究宇宙再电离. 借助于21 cm信息的红移信息, 宇宙X射线背景和21 cm信息的互相关(Xray-21 cm)能够研究高红移X射线源的许多性质. 研究表明, 在宇宙再电离的早期, Xray-21 cm互相关为正, 而当星系际介质被高度电离时, Xray-21 cm互相关则为负. Xray-21 cm互相关从正到负的过渡与高红移X射线源的模型以及研究的空间尺度的大小有关. 一般来说, X射线源的辐射越强过渡发生的越早, 同时在越小的空间尺度上过渡也越早. 以SKA望远镜作为21厘米实验的参考仪器, 并假设高精度X射线巡天实验能够分辨并移除辐射流量$> 10^{-15} \rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 2者的联合观测的信噪比$<1$, 而如果X射线巡天实验能够识别$>10^{-17}\rm erg\cdot cm^{-2} \cdot s^{-1}$的X射线源, 那么在$x_e=0.5$时累积的信噪比最高可以达到$\sim 5$.
2020,61(1):8, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.008
摘要：
赋形旋转抛物面天线母线拟合常用的方法包括多项式整体拟合和等间隔分段拟合, 多项式整体拟合结果阶次高、计算量大, 且高阶多项式在边缘处拟合的结果容易振荡; 而等间隔分段拟合则是对母线数据按等间隔分段, 分段方式具有一定的盲目性, 容易造成拟合参数多、光滑性差等问题. 针对上述问题, 提出了一种基于母线拟合残差分布的自适应分段拟合方法, 该方法包括初始整体拟合和分段拟合两步, 初始整体拟合用以确定各离散点的拟合残差分布, 分段拟合先参照残差分布情况对离散点数据分段, 然后采用低阶多项式对各段数据进行拟合. 经过实例拟合对比, 该方法可避免高阶拟合的不稳定性, 减少了分段数, 更适用于赋形旋转抛物面天线母线的拟合.
赋形旋转抛物面天线母线拟合常用的方法包括多项式整体拟合和等间隔分段拟合, 多项式整体拟合结果阶次高、计算量大, 且高阶多项式在边缘处拟合的结果容易振荡; 而等间隔分段拟合则是对母线数据按等间隔分段, 分段方式具有一定的盲目性, 容易造成拟合参数多、光滑性差等问题. 针对上述问题, 提出了一种基于母线拟合残差分布的自适应分段拟合方法, 该方法包括初始整体拟合和分段拟合两步, 初始整体拟合用以确定各离散点的拟合残差分布, 分段拟合先参照残差分布情况对离散点数据分段, 然后采用低阶多项式对各段数据进行拟合. 经过实例拟合对比, 该方法可避免高阶拟合的不稳定性, 减少了分段数, 更适用于赋形旋转抛物面天线母线的拟合.
2020,61(1):5, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2020.01.005
摘要：
利用地面中子监测器数据, 通过构建一个近似方程来进行拟合, 给出2017年9月的福布希型下降的时间结构和最大下降幅度, 并分析了中子监测器所处的海拔、地理经度、地理纬度和截止刚度等对福布希型下降的时间结构和下降幅度的影响.
利用地面中子监测器数据, 通过构建一个近似方程来进行拟合, 给出2017年9月的福布希型下降的时间结构和最大下降幅度, 并分析了中子监测器所处的海拔、地理经度、地理纬度和截止刚度等对福布希型下降的时间结构和下降幅度的影响.
2019,60(3):33-43, DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2019.03.021
摘要：
基于最小二乘法原理的速度因子方法是保流形结构算法中效率最高、稳定性最好、应用最广的方法. 利用速度因子方法讨论了主星为辐射源, 伴星为扁球的平面圆型限制性三体问题的稳定性问题. 数值研究表明: (1)仅考虑扁状摄动项时, 系统混沌运动的轨道数量会增多; (2)仅考虑辐射项时, 系统有序运动的轨道数量会增多; (3)同时存在辐射和扁状摄动时, 辐射占主导作用, 系统有序运动的几率会增加.
基于最小二乘法原理的速度因子方法是保流形结构算法中效率最高、稳定性最好、应用最广的方法. 利用速度因子方法讨论了主星为辐射源, 伴星为扁球的平面圆型限制性三体问题的稳定性问题. 数值研究表明: (1)仅考虑扁状摄动项时, 系统混沌运动的轨道数量会增多; (2)仅考虑辐射项时, 系统有序运动的轨道数量会增多; (3)同时存在辐射和扁状摄动时, 辐射占主导作用, 系统有序运动的几率会增加.
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杂志简介
《天文学报》创刊于1953年，由中国天文学会主办，中国科学院紫金山天文台承办。《天文学报》是新中国建立后我国创办最早的天文学术期刊。专门发表天体物理、天体力学、天体测量等天文各大分支学科以及天文 更多+版权信息
- 主办：
中国天文学会 中国科学院紫金山天文台
- 主编：
常进
- 编辑：
天文学报
- 出版：
科学出版社
- 地址：
江苏省南京市栖霞区元化路10号
- 印刷：
北京科信印刷有限公司
- 国内发行：
科学出版社
- 国外发行：
中国国际图书贸易总公司
- 国内统一连续出版物号：
CN 32-1113/P
- 国际刊号：
ISSN 0001-5245
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