人工智能在脉冲星候选体筛选中的应用

脉冲星搜寻是对脉冲星、引力波,以及对快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)等暂现源进行研究的基础。搜寻不仅可以扩大脉冲星样本,还可以发现极端性质的致密星。这有助于研究致密天体状态方程、星际介质、脉冲星导航、引力波探测等课题。目前,射电望远镜的单次巡天就可以产生百万数量级的脉冲星候选体。面对这些海量数据,仅仅依赖人工识别筛选,已不能满足数据的时效需求,更不能实现数据的实时处理。机器学习、计算机视觉应用等人工智能技术自诞生以来,其理论和技术已日益发展成熟,并已成功运用到脉冲星候选体筛选等射电天文研究领域。首先将介绍现有脉冲星搜寻的人工智能方法,再统计和分析已有脉冲星候选体筛选方法的性能,最后对FAST脉冲星候选体筛选工作进行展望。     

6.1毫秒射电脉冲双星PSR1953 29

一、6.1毫秒脉冲双星PSR1953 29的发现 自从1982年11月在Arecibo天文台发现第一颗毫秒脉冲星PSR1937 214以后,于1983年3月又相继发现了第二颗毫秒脉冲星,虽然此脉冲星的脉冲周期没有象第一颗那样短,但它是一颗射电双星。这是已发现的射电脉冲双星的脉冲周期最短的一个,称为PSR1953 29。事实上,对于这颗双星1980年7月在Arecibe天文台用305米射电望远镜在340MHz处就开始进行了探测,但那时并没有观测到它。可是到了1983年3月,根据对该星绕着另一天体的     

低纬度未证认γ射线源的起源问题的探讨

对银道面附近(|b|<5°)未证认的伽玛射线源和年龄小于106年的银河系年轻脉冲星之间的成协的可能性进行了统计研究.结果表明,年轻脉冲星可能说明大多数未证认EGRET源,它们和超新星遗迹以及OB星协在位置上成协.其表现为有2/3是年轻射电宁静脉冲星,1/3是年轻射电脉冲星.对这些未证认γ射线源的变化性的研究发现,它们中的大部分都是不变的.同时我们预期,GLAST的空间探测将可能在银道面附近(|b|<5°)中检测到≈80N100颗射电脉冲星和≈1100N100颗未证认γ射线源,这里N100是以100年为单位的中子星生成率.     

基于独立成分分析的射频干扰信号消除方法

射电天文已成为人类研究宇宙的重要途径。但随着人类生产、生活的发展,射频干扰信号对射电天文观测的影响越来越严重,观测数据的好坏关系到科学成果的质量甚至结论的真伪。目前广泛采用基于阈值判断射频干扰,对干扰信号直接舍弃部分观测数据的方法。此类方法存在阈值确定困难、观测带宽和时间被缩减等问题。针对脉冲星观测射电信号中,各干扰信号及射电信号统计独立以及呈现出的非高斯性,利用独立成分分析对混合信号进行分解,并根据观测信号中脉冲星信号和干扰信号的分布特点识别脉冲星信号,实现干扰信号消除。使用该方法对云南天文台40 m射电望远镜接收到的脉冲星观测信号进行独立成分分析,分解出独立的射频干扰信号和脉冲星信号,消除射频干扰信号。独立成分分析法在干扰信号消除、射电信号保留及信噪比方面均取得良好效果。     

射电脉冲星搜寻工作的进展

评述了射电脉冲星搜寻及观测研究的巨大贡献和重要意义，分析了影响脉冲星搜寻工作的几个关键因素（如灵敏度，色散，观测频率及设备等），着重介绍和分析了自发现脉冲星（特别是发现第一颗秒脉冲星）以来所进行的卓有成效的脉冲星搜寻工作（包括脉冲星的早期寻，毫秒脉冲星的初期搜寻，高银续脉冲星搜寻，定向搜寻以及进一步的广域深空搜寻等）的情况，结果，意义和进展。     

低能损率射电脉冲星辐射研究

脉冲星辐射理论认为,当中子星旋转磁场产生的感应电场及电压降低,以致不能产生足够多的正负电子对时,其射电辐射将消失,即"死亡".统计分析了34颗"死亡线"以下源,即低能损率射电脉冲星的空间分布及自转周期等物理性质.首先,这类脉冲星都是场星,与特殊种类脉冲星和高能辐射脉冲星没有明显的相关性;其次,这类脉冲星大多分布在低银纬和距离太阳系较近的区域;再次,这类脉冲星具有较大的特征年龄和较长的自旋周期;最后,这类脉冲星1400 MHz射电光度L1400和自转能损率˙E弱相关.低能损率射电脉冲星可能是由于星体通过辐射损失能量,导致自转减慢,自转能损率降低至"死亡线"以下.建议对于低能损率射电脉冲星的搜寻,应针对银河系场中年老的、长周期的射电源,而无需针对特殊种类的脉冲星,也无需针对特殊的空间位置.目前我国正在运行的500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)具有较高的灵敏度,有望观测到更多低能损率射电脉冲星.     

射电脉冲星周期跃变研究的进展

射电脉冲星周期跃变被认为是研究中子星内部结构和状态的极好探针。脉冲星高频巡天发现了一批年青脉冲星,脉冲星周期跃变的观测研究也有了飞快进展。至少发现了２５颗有跃变现象的脉冲星（简称跃变脉冲星）和７６次跃变事件。ＰＳＲＪ０８３５－４５１０是目前已有跃变脉冲星活动参数最高的,ＰＳＲＪ１３４１－６２２２０的跃变活动最频繁,而ＰＳＲＪ１６１４－５０４７在１９９５年发生的跃变是规模最大的,不同脉冲星的跃变事件     

旋转射电暂现源研究进展

旋转射电暂现源是McLauglin等人在2006年采用单脉冲搜寻技术,对Parkes射电望远镜多波束脉冲星巡天数据的处理过程中发现的一类特殊天体。该类天体在绝大多数时间都处于射电宁静状态,偶尔发射特征宽度为毫秒量级的脉冲信号。对其进行长期脉冲到达时间观测发现,其具有类似于脉冲星到达时间特性,但目前还不清楚该天体和脉冲星之间的具体关系。综述了近10年来射电以及其他波段的观测研究和理论模型方面的进展。在射电观测方面,主要介绍观测认证技术(包括零色散滤波、DM搜寻、阈值设定、匹配滤波和效果图检验等)、到达时间以及偏振方面的观测研究进展;在其他波段方面,主要介绍X射线、光学以及近红外波段的观测研究进展。在相关理论模型方面,主要介绍远距离的脉冲星模型,物质与脉冲星磁层相互作用模型以及脉冲星磁层辐射带模型等研究进展。最后将对射电暂现源观测研究进行总结与展望。     

银河系球状星团射电脉冲星的统计研究

球状星团是银河系中最古老的天体系统之一,其恒星密度极端高的核心有利于创造双星之间进行物质交换的环境,从而形成毫秒脉冲星双星、掩食脉冲双星、主序-毫秒脉冲双星、高轨道偏心率双星等双星系统,通过对这些系统进行研究有助于进一步认识球状星团的动力学、双星系统的演化和星际介质等相关问题。自30年前在球状星团中发现第一颗射电脉冲星至今,随着较高灵敏度射电望远镜的不断建成和使用,以及数据数字化处理能力的提高,天文学家在球状星团射电脉冲星的观测和理论研究方面取得很大进展。收集并分析了最新的球状星团脉冲星的数据,研究了球状星团射电脉冲星的自转周期和轨道周期的基本性质,讨论了球状星团脉冲星的搜寻,最后统计分析了双星系统,包括不同伴星类型的脉冲星的分布以及掩食双星系统的性质。     

脉冲星射电辐射束半径与周期关系的研究

脉冲星的周期非常稳定.前人通过研究发现脉冲星射电辐射束半径大小应该正比于周期的-1/3或-1/2次方.通过整理收集了87颗信噪比很好的、偏振位置角明显为"S"曲线的脉冲星数据,用脉冲星辐射束几何模型计算得到了每颗脉冲星的辐射束半径及误差.发现脉冲星周期小于0.85 s时,辐射束半径正比于周期的-1/2次方.周期大于0.85 s时,辐射束半径与周期之间并没有明显的幂律关系,但这可能与选择效应有关.当假设脉冲星的磁倾角为90?时,计算得到的辐射束半径随周期分布的下边界正比于周期的-1/2次方,与前人的结论一致.     

一颗与众不同的脉冲星Geminga

最近，一个困扰人们达十几年之久的γ射线源Ｇｅｍｉｎｇａ被证认为Ｘ、γ射线脉冲星，其光学对应体也被确定为一颗光谱偏蓝的２５等星。对Ｇｅｍｉｎｇａ脉冲星的确证说明存在着一类没有射电辐射的脉冲单星。     

脉冲星的辐射特征和空间分布的统计分析

本文采用330颗脉冲星星表,进一步论讨了脉冲星某些重要特性的演化规律,主要结果如下:1.脉冲星的转动能损率E,射电光度L_R,磁能和辐射锥角都随年龄的增加而迅速减少。这表明,脉冲星的能量和辐射都是逐渐衰减的;2.射电转换效率η_R随年龄的增加而增加,这可能表明脉冲星辐射频谱的极大值逐渐向射电波段演化;3.脉冲星离银道面的距离|z|随年龄的增加而增加,这意味着多数脉冲星可能都是离银道面而去的。     

脉冲星的一种分类方法及辐射部位的统计研究

本文对83颗脉冲星进行了分类统计研究。主要结果如下: 1.采用转动能损失率与射电光度的比值作为分类参数可以较好地反映不同类型脉冲星的物理特性和演化方式。 2.由于各类脉冲星的射电光度和光速圆柱附近的磁能之间都有着相关系数较高的回归关系,而射电光度和表面磁能之间却不相关,由此推论脉冲星辐射部位很可能在光速圆柱附近。 3.在周期变率户和周期P的关系图上,光速圆柱附近的“缠绕”磁能PP-4的某一临界值可作为射电辐射的截止线,它比Lyne等提出的光速圆柱处的磁能户PP~(-5)作为射电辐射截止线更接近观测事实。     

Crab脉脉冲星巨脉冲研究进展

巨脉冲是一种持续时间很短的射电爆发现象,它们的流量密度往往比平均脉冲大几十倍、百倍,甚至千倍以上,成为脉冲星射电辐射中最显著、最突出的现象。Crab脉冲星自发现以来一直受到广泛关注,它是极少数能够发射巨脉冲的脉冲星之一。射电巨脉冲轮廓形状、微细结构、能量分布的充分研究,对揭示脉冲星辐射机制和具体辐射过程有重要意义。     

Geminga 多波段研究的新进展

简要介绍了特殊天体Ｇｅｍｉｎｇａ的发现、证认、定位和距离测量等工作,详细综 了近年来有关Ｇｅｍｉｎｇａ低频射电辐射和高能辐射的观测进展以及人们对这些结果的理论解释。Ｇｅｍｉｎｇａ是否代表一类没有射电辐射的射电脉冲星（辐射能由转动能量而来的非吸积型脉冲星）,理论上具有重要意义,以前人们在高于１０３ＭＨｚ的射电波段对Ｇｅｍｉｎｇａ做过多次高灵敏度观测,都没有测到有意义。以前人们在高于１０３ＭＨｚ的射电     

脉冲星参数空间分布和演化统计研究

脉冲星参数统计是脉冲星研究的重要基础性工作。利用最新整理的脉冲星观测数据,对2 500多颗脉冲星参数的空间分布和演化进行了统计研究。结果显示,在空间上脉冲星集中在银道面附近,脉冲星数目分布的极大值位于距离银心约7.27 kpc处,这可能是星际色散和散射造成的观测效应。另外给出了自转周期、表面磁场、特征年龄和自转能损失率随着远离银道面的变化规律。随着远离银道面,常规脉冲星的自转周期和特征年龄不断增大,表面磁场和自转能损失率不断减小。常规脉冲星的射电光度随特征年龄的增大,先增大后减小,这表明射电辐射机制在不同年龄段有所不同。常规脉冲星自转能损失率随特征年龄的增大呈对数快速下降。这些结果是脉冲星分布演化理论研究的重要基础。     

特殊类型脉冲星的研究进展

脉冲星是演化末期的大质量恒星经过核坍缩形成的产物,它们在天体物理学、粒子物理学和卫星导航等方面具有重要的应用。自脉冲星发现50年来,其观测和理论研究取得了巨大进展。脉冲星主要在射电波段被探测到,部分脉冲星也有X射线和γ射线等波段的辐射,它们的信息非常丰富。根据其不同的观测特征可以把脉冲星分为多种类型。主要对射电、X射线以及γ射线波段的特殊类型脉冲星,包括旋转射电暂现源、间歇脉冲星、态转换X射线脉冲星、磁星、暗X射线孤立中子星、中心致密天体以及γ射线脉冲星的基本性质及其研究进展进行综述。     

白矮星将再度辉煌

白矮星将再度辉煌瑞林自从类星体、脉冲星和黑洞等奇异天体脍炙人口以来，在天文科普刊物中便很少提到白矮星了。但实际上，从１９世纪６０年代发现第一颗白矮星（天狼Ｂ星）至今，天文学家对它们的搜寻和研究一直没有停止过，而近年来的两项发现和宇宙年龄危机问题有可能...     

脉冲星射电光度的统计分析

本文对81颗脉冲星作了统计分析,所得结果似支持射电辐射产生于光速圆柱附近的看法。文中给出射电辐射(或其与能损率之比)与一系列物理量的关系,为探讨射电辐射机制提供了一些线索。     

带自定标的自动电磁环境频谱监测系统

脉冲星是一类自转极为稳定、辐射电磁脉冲的中子星。脉冲星研究的3个前沿领域使得与其相关的射电天文观测需要更多更宽的无线电频段。来自深空微弱的射电信号及射电望远镜的高灵敏度等特点,又使射电观测易受到来自人类活动产生的电磁干扰的影响,甚至有时对射电观测带来致命影响,因此射电观测需要选择电磁环境优异的地方建站。利用宽带噪声源、50Ω匹配负载、高低频天线组成具有三重定标校准的监测系统。系统处于哀牢山生态站进行不同频段(100 MHz~18 GHz)、多方位角、两个极化角、不同气候环境下的观测。阐述了对观测数据进行统计分析及处理的方式。系统可以广泛用于野外电磁环境监测及射电望远镜选址等领域。