脉冲星平均脉冲消色散的一种数学方法

从色散原理出发,将消色散问题反演转化为解积分方程的问题,并在消色散接收机原理的启发下,将积分方程离散化为方程组,并采用分段反演的方法对其求解。求解过程以及对该方法所作的检验表明,在理想化条件下,反演结果与预先给定的理论曲线吻合得很好。     

脉冲星信号相干消色散与非相干消色散的比较研究

脉冲星信号在星际空间传播的过程中,由于星际介质的存在造成观测到的脉冲星信号发生色散,因此需要对接收的脉冲星信号进行消色散,以获得原始的脉冲星信号。目前,消色散方法主要分为两种:相干消色散和非相干消色散。相对来说相干消色散效果彻底,算法较简单,而且能保留原始数据的时间分辨率,不过计算量较大,但是现在快速进步的计算机技术已经使计算量的问题得到很好的解决。为了精确了解两种消色散方法的区别,利用相关系数的方法定量地比较了相干消色散、非相干消色散两种方法的效果:在一定的频率值之下,前者得到消色散效果优于后者。同时确定两种消色散方法在效果相同时的观测频率。     

一种基于短时傅立叶变换的脉冲星消色散算法

叙述了一种基于短时傅立叶变换的脉冲星消色散算法。首先介绍了脉冲星的色散形成原因以及几种当今流行的消色散算法。接着介绍了短时傅立叶变换,并在此基础上提出了一种基于短时傅立叶变换的消色散算法。然后详细讲述了这种消色散算法的具体实现步骤,并且比较了在选取不同长度的时间窗函数的情况下,消色散的处理过程和残余色散量。最后,通过将这种算法的计算量以及结果和其他几种算法做横向比较,得出了结论:这种消色散算法的计算量小,实现简单,可以有效的进行消色散处理。     

基于GPU的非相干消色散算法

针对脉冲星信号实时消色散处理的需求,实现了基于图形处理器(Graphics Processing Unit, GPU)的非相干消色散算法。采用高性能并行计算方法对非相干消色散算法的多线程处理进行了深入研究,提出了算法的并行化加速方案,解决了消色散算法计算量大、无法实时处理的问题。分析算法的密集型计算部分,高效利用图形处理器的层次存储结构,提高了图形处理器的资源利用率,减少了计算时间,显著提升了非相干消色散算法的计算性能。     

GPS/LEO掩星技术中Abel积分变换的奇点问题

在GPS／LEO无线电掩星反演地球大气技术中，Abel积分是反演地球大气折射指数的最常用的方法，Abel积分存在积分奇点的问题，根据这一问题讨论了解决奇异积分的几种不同的积分方法，并提出了一种直接求Abel积分变换的解析解．通过数值积分模拟计算，对比了各种不同积分方法引入了的计算误差。     

二维射线跟踪技术中的掩星面坐标系

在大气球对称假设下,可以从弯曲角观测资料通过Abel积分变换反演得到折射率廓线。在低层大气中,折射率水平不均匀性可能导致Abel反演在近地面的误差达到10%。避免该误差的一种有效方法是不通过Abel反演而采用非对称模式下二维射线跟踪算子直接将弯曲角同化到数值天气预报模式中。文章介绍了非对称模式下二维射线跟踪技术的背景、原理和数学模型,讨论了掩星面坐标系与地心惯性坐标系之间的转换关系。     

乌鲁木齐天文站建立脉冲星相干消色散观测系统

脉冲星发射的辐射信号经过星际介质到达观测天线的过程中,存在色散效应。该效应导致有一定带宽脉冲信号的不同频率成份到达天线时间有延迟,影响对脉冲星的观测。消色散技术是脉冲星观测的关键技术,它对脉冲星观测系统的灵敏度和观测精度至关重要。脉冲星相干消色散过程是:通过对观测信号进行Nyquist采样,对采样数据做傅立叶变换,变换后的频域信号与星际介质Chirp函数乘积,然后再做逆傅立叶变换回时域,得到消色散后的时域信号。乌鲁木齐天文站依托现有的南山25m射电望远镜和VLBI记录终端MK5A系统,自行开发的相干消色散处理软件(Linux操作系统下C语言调用MPI库)和4节点机群系统,建立了脉冲星相干消色散观测系统。     

基于小波变换的脉冲星弱信号的去噪方法研究

利用小波变换去除噪声的基本原理和方法及消色散方法对毫秒脉冲星极弱信号进行了提取,并对噪声进行了最佳阈值选取实验研究,实现了脉冲星弱信号消色散积累后的检测和抑噪.并研究了软硬阈值估计子等不同阈值消噪技术,进而对PSR 0437-4715信号采用不同方法去噪后的结果进行了分析比较,认为在最大分解层数J=5时对脉冲星信号处理有普适意义.研究结果认为基于小波变换的消噪方法是一种提高信噪比、展示噪声和突变信号的优越方法.     

关于数值求解天体运动方程的几个问题

本文讨论三个问题：1.在采用各种非辛（Symplectic）的数值积分器积分天体运动方程时，截断误差将引起人为的能量耗散，这一问题是不能用简单地在相应的力模型中加进一个人为的阻力因子而得以解决的，被歪曲的能量（或数值轨道）必须在积分过程的每一步用能量关系来进行校正，此即能量控制方法．2.当摄动加速度涉及到坐标轴的旋转时，如何在各种积分器中采用能量控制方法．3.对于大偏心率轨道，用数值方法求解相应运动方程时，积分步长必须随运动天体与中心天体之间的距离变化而改变，显然，这对所有积分器都是不方便的，特别是多步积分器．本义给出了一种步长均匀化的处理，可以使上述大偏心率轨道积分问题按定步长计算．     

大气衰减以及毫米波与亚毫米波观测的强度校准

在标准的斩波轮校准法的基础上,讨论毫米波与亚毫米波天文观测的校准过程。用一个常温温标可以为单边带和双边带接收模式建立强度标准。在毫米波和亚毫米波段,地面观测受到多变的大气不透明度的普遍影响。这一效应对双边带接收机尤为严重。文中讨论了大气效应在不同中频下带来的误差,并计算了有关的误差范围,文章指出了在大气不透明度显著时,单边带校准是能够将误差降低在１０％以内的有效方法。提出一种双边带观测、单边带校准的原理结构,作为代替单边带校准的一种变形模式以满足毫米波及亚毫米波观测的需要。     

GPS掩星振幅反演中的天顶补偿项

推导了GPS无线电掩星振幅观测反演地球大气技术中Abel积分变换中的天顶补偿项 ,定性地说明了天顶补偿项对计算过程和反演剖面的影响。     

含平流双温吸积盘的振荡不稳定性研究

从流体动力学方程出发,用微扰法得出含平流双温吸积盘的径向、环向不稳定性的色散方程．并对平流和径向粘滞力对双温吸积盘的影响进行了较详细的讨论．结果表明：平流和径向粘滞力对声模有较大的影响,且不改变粘滞模和热模的稳定性质．而环向扰动对吸积盘的各种模有着较明显的作用．这一模型有利于解释活动天体的周期和准周期光变现象．     

A Possible Pumping Mechanism for Interstellar Class Ⅱ 107 GHz Methanol Masers

It is recognized that the interstellar methanol-107 GHz masers and OH-4.765 GHz masers towards Class Ⅱ sources are associated with each other and coexist towards ultracompact HⅡ regions. Therefore we suggest a new pumping mechanism-methanol masers without population inversion. It can explain the formation of 107GHz methanol masers, with the 4.765GHz OH masers acting as a driving coherent microwave field. It is argued that this mechanism is compatible with the astronomical conditions.     

致密星系群SCGG223的ASCA观测

光学观测表明,致密星系群ＳＣＧＧ ２２３中成员星系的速度弥散高达１１０６ｋｍ／ｓ,并且 整个星系群处于平衡状态．星系群的数值模拟也显示, ＳＣＧＧ ２２３是维里化的．这些光学 波段上的研究结果暗示, ＳＣＧＧ ２２３可能具有星系团量级的大引力质量,其星系际气体则 很可能处在极高温的状态．为了证实这些推测,作者在 １９９９年 ２月利用 ＡＳＣＡ卫星对 ＳＣＧＧ ２２３进行了 Ｘ射线观测．通过光谱分析,获得了它的气体温度和 ０．５～１０ ｋｅＶ波段 上的光度分别为ｋＴ＝１．４_（－０．４）~（＋．６）： ｋｅＶ和９．８５_（－２．０４）~（６．１１）× １０３６Ｊ Ｓ－１．与光学观测所作出的预计相 反,这些数值显示 ＳＣＧＧ ２２３是一个正常的低温星系群．由于 ＳＣＧＧ ２２３在 ０．５～１０ ｋｅＶ 波段上很暗,无法从ＡＳＣＡ获得的Ｘ射线表面亮度分布推算其总引力质量,因此,尚不 能直接判断它的质量是否真的像光学维里质量那样大．     

Line Broadening in a Limb Flare：Derivation of Macro—turbulent Velocity Fields

The line profiles of Hα in a limb flare on 1998 November 11 appear to be unusually broadened. It is considered that macro-turbulence (or macroscopic mass motions) may be one of the main causes. We use an inversion technique to extract the probability distribution of the line-of-sight velocity in the flare. There exist some differences between the velocity distributions deduced from Hα and from CaⅡ λ8542, which may be because the two lines depend differently on the temperature and velocity. Since the loop density is high, we obtain a rather short cooling time (several tens of seconds) from the hot X-ray loops to the cool loops visible in Hα. Possible origins of the large scale motions are discussed.     

A new estimate of the galactic halo mass based on the kinematics of globular clusters

We calculated the energy distribution function for globular clusters in our Galaxy, using the inversion procedure first suggested by Eddington. If the halo mass distribution is of the formM _H=r ^1.21, then the observed data on the velocity dispersion of F-clusters can be explained, resulting an enclosed mass of 4.3×10¹¹ M within a galactocentric radius of 33 kpc.     

An inversion in the atmosphere of Titan

It is proposed that a large temperature inversion exists in the atmosphere of Titan due to absorption of solar radiation by small “dust” particles. A very simplified preliminary analysis indicates that this inversion model can expain the high infrared brightness temperatures in the absence of a greenhouse effect.     

On the thermal structure of Uranus

Uranus has an effective temperature close to the solar equilibrium value and undoubtedly a thermal inversion of at least 140 K at a pressure of ～3 dyncm^?2. With the inversion and the thermal opacity provided by a HeH₂ mixture in a ratio close to solar abundance, acceptable agreement can be achieved with the available infrared observations. The cause of the inversion is, however, uncertain. The use of the HeH₂ opacity for Uranus is justified by the excellent agreement of the frequency variation of that opacity with the thermal spectrum of Jupiter.     

On the singular points of the Abelian integral transformation in the GPS/LEO occultation technique

In the inversion terrestrial atmosphere technique the inversion of theAbelian integral is one of the most often used methods for deriving the refractive index profile of the terrestrial atmosphere from GPS/LLEO radio occultation data. There exists the problem of singular point in the Abelian integral. Different methods for solving this problem are discussed and a method of finding an analytic solution of the Abelian integral after a variable transformation is proposed. The accuracies of the various methods are compared by means of simulation calculations.