快速射电暴的观测及理论研究进展

快速射电暴是近几年观测到的一种在射电波段短暂出现的高能天体物理爆发现象。它们的光变曲线通常表现为单个脉冲轮廓,持续时间一般为若干毫秒,大部分峰值流量密度可达到央斯基量级。对快速射电暴研究概况进行了评述,系统描述了快速射电暴的观测进展,介绍了已提出的快速射电暴前身星物理模型及快速射电暴在天体物理领域中的应用等,也对快速射电暴的未来研究进行了展望。     

FAST 19波束脉冲星漂移扫描巡天模拟

脉冲星搜索是500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)的主要科学目标之一。针对FAST设备性能,模拟FAST脉冲星巡天,优化巡天方案,对即将开展的FAST脉冲星巡天项目具有重要的实用价值。基于Parkes多波束巡天、Parkes中纬度巡天和Parkes高纬度巡天的结果,利用脉冲星分布模拟软件包PsrPopPy,模拟得到了银河系中正常脉冲星和毫秒脉冲星的空间分布样本,并根据FAST设备参数进行了虚拟观测。结果表明,使用FAST 19波束接收机漂移扫描观测模式,在中心频率为1250MHz,带宽为400 MHz,每波束扫描时间为13.5 s,有效积分时间为6.0 s的情况下,在赤纬为-14~?12′～65~?48′天区内,可发现1600颗正常脉冲星和238颗毫秒脉冲星。为获得银河系中脉冲星自旋演化的样本,使用evolve代码进行了再次模拟。设置相同的观测参数的情况下,在全天范围内模拟探测到孤立正常脉冲星1749颗,并得到其在P-P图上的分布。     

快速射电暴观测数据干扰缓解方法研究

从海量的天文观测数据中快速搜寻罕见的快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)事件, 干扰缓解是其中一项关键而具有挑战的工作. 射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会淹没真实的天文事件, 还会导致搜寻管线输出大量的假阳性候选体. 由于干扰来源及其种类的复杂性, 目前并没有一种通用的方法可以解决这个问题. 为了降低干扰对FRB观测搜寻的影响, 分析和研究了南山26m射电望远镜L波段观测数据中的干扰情况, 针对主要的窄带干扰和宽带干扰建立了3层次的干扰缓解处理流程, 从而有效缓解了观测数据的干扰污染情况. 将该流程嵌入到FRB色散动态谱搜寻(Dispersed Dynamic Spectra Search, DDSS)管线中, 实验结果表明, 搜寻管线的检测率和检测精度得到了进一步的提高. 该方法为FRB观测数据干扰缓解处理提供了有价值的参考.     

快速射电暴的数据统计

快速射电暴于2007年首次在脉冲星巡天的历史数据中被发现,是一种在射电波段观测到的具有色散量的单个强脉冲,其特征为持续时间仅为若干毫秒,峰值流量密度可达到央斯基量级。类似于射电脉冲星的单个脉冲,但其色散显著超过同一视线方向上银河系内星际介质的预期最大值。对截止2018年6月帕克斯望远镜、绿岸望远镜、阿雷西博射电望远镜、UTMOST望远镜和ASKAP望远镜已探测到的52例快速射电暴进行了观测量统计分析,根据模型扣除银河系星际介质导致的色散量后,快速射电暴平均色散量为584.5 pc·cm^-3,暗示着快速射电暴来自河外。通过最佳拟合估算红移幂律分布谱dN/dF_obs=4.14±1.30×F■sky^-1·day^-1。根据分析结果预计,FAST望远镜使用19波束接收机后,其多科学目标同时巡天在经过一年时间内能发现大约10个快速射电暴,将有效地扩大样本数量,为快速射电暴研究提供重要信息。     

太阳Ⅱ型射电暴精细结构的观测研究

在太阳射电动态频谱图上,II型暴表现为缓慢频率漂移的窄带信号;这些信号为能量电子激发的等离子体辐射,其基频辐射的频率接近当地等离子体频率.II型暴在太阳暴驱动激波、激波加速产生能量电子以及空间天气预报方面具有重要的研究意义.有些II型暴的频谱形态比较丰富,存在多种精细结构;按照频谱形态和成因大致分为频带分裂、多支、鱼骨...     

快速射电暴寄主星系色散量的估计

定位快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)以及确认其寄主星系至今仍是一个具有挑战性的难题,截至2021年4月已确认13个快速射电暴的寄主星系,其中只有3个重复暴,其余都是非重复暴.快速射电暴的寄主星系对快速射电暴起源的探索起着非常重要的作用,约束着快速射电暴前身星模型.对这些已确认寄主星系的FRB进行研究,发现FRB寄主星系对色散量(Dispersion Measure, DM)的贡献在一定范围内波动(0–240 pc·cm-3),并且寄主星系对DM的贡献与寄主星系的性质(恒星形成率、金属丰度)也可能具有关联性.寄主星系恒星形成率、金属丰度与色散量的统计关系对FRB邻近环境的研究有着重要意义.     

周期性重复快速射电暴双星模型再研究

在椭圆轨道的致密双星模型作为周期性重复快速射电暴(Fast Radio Bursts, FRBs)起源的基础上,考虑引力辐射对快速射电暴周期性行为的影响。这个双星系统包含一个具有强偶极磁场的中子星和一个磁化的白矮星。当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将通过内拉格朗日点转移到中子星表面。由于角动量守恒,白矮星可能在一次爆发之后被踢开,接着在演化过程中由于引力辐射再次充满洛希瓣,实现再次爆发。这种情况下,快速射电暴的周期对应于双星轨道周期P_orb,而它与两次质量转移时间间隔Δt之间的关系是能否显现周期性行为的关键因素。很明显,Δt≈P_orb或者Δtorb是周期性行为显现的必要条件。反之,如果Δt>>P_orb,周期性将很难观测到。结果表明,只有相对较长周期的快速射电暴才能显示周期性行为,这表明目前仅有的两个周期性快速射电暴都对应于较长的周期是合理的。     

太阳射电快速活动的观测特征

本文着重描述了目前国际上在太阳射电天文学的研究中,由于采用了高时间分辨率的仪器设备,取得了太阳射电辐射毫秒级快速活动的精细结构方面的宝贵资料。此外,本文对太阳射电快速活动的观测特征作了一个初步小结。     

重复快速射电暴的白矮星和中子星双星模型

快速射电暴(Fast Radio Bursts, FRBs)是来自河外的短暂而明亮的射电能量脉冲,有重复快速射电暴和非重复快速射电暴两种类型。重复快速射电暴的重复爆发行为可能源于一个具有强偶极磁场的中子星和磁化的白矮星组成的致密双星系统。当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将通过内拉格朗日点转移到中子星表面。一次爆发之后,白矮星可能被踢开,在演化过程中再次吸积,实现重复爆发现象。根据重复射电暴FRB 121102和FRB 180916重复爆发的观测数据,研究了白矮星-中子星的双星模型中两次爆发的时间间隔和两次爆发中前次爆发的流量之间的关系,通过理论值和观测值的比较,肯定了这样一个间歇的洛希瓣外流机制可能解释重复快速射电暴的重复爆发行为。     

基于卷积神经网络的快速射电暴候选体分类

针对目前从海量的快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)候选体中人工筛选FRB事件难以为继的现状,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)的FRB候选体分类方法.首先,通过真实的观测数据和仿真FRB组成训练和测试样本集.其次,建立了二输入的深度卷积神经网络模型,并对其进行训练、测试和优化,获取FRB候选体分类器.最后,利用来自脉冲星的单脉冲数据对该分类器的有效性和性能进行了验证.实验结果表明,该方法可以快速从大量候选体中准确识别出单脉冲事件,极大地提高了FRB候选体的处理速率和效率.     

太阳分米波射电快速精细结构的观测分析

通过分析云南天文台（YNO）0.7～1.5GHz太阳射电频谱仪2000年9月至2001年9月取得的158个射电爆发、发现其中约有65%存在4类不同类型的快速精细结构（FFS）；毫秒类峰辐射、Ⅲ型爆发、准周期脉动，慢漂移结构。给出了其中6个典型精细结构的介绍和相关的初步解释。     

太阳分米波射电快速精细结构的观测分析

通过分析云南天文台(YNO)0.7～1.5GHz太阳射电频谱仪2000年9月至2001年9月取得的158个射电爆发,发现其中约有65%存在4类不同类型的快速精细结构(FFS):毫秒尖峰辐射、Ⅲ型爆发、准周期脉动、慢漂移结构。给出了其中6个典型精细结构的介绍和相关的初步解释。     

1997年昆明日偏食射电快速过程的观测

介绍了１９９７年３月９日昆明日偏食过程中云南天文台四波段射电高时间分辨率同步观测结果,通过掩食和露放黑子前后射电快速起伏率的变化现象,推测日冕缓变源存在电子加速过程,它可能对射电快速起伏率的增强有贡献。     

1997年昆明日偏食射电快速过程的观测

介绍了１９９７年３月９日昆明日食偏过程中云南天文台四波段射电高时间分辨率同步观测结果,通过掩食和露放黑子前后射电快速起伏率的变化现象,推测日冕缓变源存在电子加速过程,它可能对射电快速起伏率的增强有贡献。     

四波段太阳射电快速同步观测系统的试观测及其意义

本文主要介绍该系统(波长21.1cm、15cm、10.6cm和7.5cm)的试观测资料及其观测的目的。     

关于太阳射电快速活动真伪信号识别问题

本文列举了云南天文台四波段太阳射电实测中得到的几种干扰实例及确认的太阳快速信号，在认识到太阳射电和干扰信号十分相似的基础上，探讨如何识别真伪信号问题。     

关于太阳射电快速活动真伪信号识别问题

本文列举了云南天文台四波段太阳射电实测中得到的几种干扰实例及确认的太阳快速信号，在认识到太阳射电和干扰信号十分相似的基础上，探讨如何识别真伪信号问题。     

三波段太阳射电快速同步观测软件系统的研制

本文主要介绍云南天文台厘米——分米波段(λ21.1cm、λ10.6cm和λ7.7cm)快速同步观测系统的结构,包括软件的特点,对射电事件的判据及其程序流程图。     

太阳米波和分米波Ⅱ型、Ⅲ型射电暴及其精细结构观测研究进展

太阳米波和分米波的射电观测是对太阳爆发过程中耀斑和日冕物质抛射现象研究的重要观测手段。米波和分米波的太阳射电暴以相干等离子体辐射为主导,表现出在时域和频域的多样性和复杂性。其中Ⅱ型射电暴是激波在日冕中运动引起电磁波辐射的结果。在Ⅱ型射电暴方面,首先对米波Ⅱ型射电暴的激波起源问题和米波Ⅱ型射电暴与行星际Ⅱ型射电暴的关系问题进行了讨论;其次,结合Lin-Forbes太阳爆发理论模型对Ⅱ型射电暴的开始时间和起始频率进行讨论:最后,对Ⅱ型射电暴信号中包含的两种射电精细结构,Herringbone结构(即鱼骨结构)和与激波相关的Ⅲ型射电暴也分别进行了讨论。Ⅲ型射电暴是高能电子束在日冕中运动产生电磁波辐射的结果。在Ⅲ型射电暴方面,首先介绍了利用Ⅲ型射电暴对日冕磁场位形和等离子体密度进行研究的具体方法;其次,对利用Ⅲ型射电暴测量日冕温度的最新理论进行介绍;最后,对Ⅲ型射电暴和Ⅱ型射电暴的时间关系、Ⅲ型射电暴和粒子加速以及Ⅲ型射电暴信号中包含的射电精细结构(例如斑马纹、纤维爆发及尖峰辐射)等问题进行讨论并介绍有关的最新研究进展。     

射电天空与观测源分布可视化软件

射电天文观测需要事先对射电源分布及天空背景有清晰的了解。目前国内射电天文台站缺乏射电天空与观测源分布可视化软件来对射电天空背景和观测源进行显示。开发一款简洁、移植性强的可视化软件,方便观测者直观地了解射电天空,帮助他们制定合理的观测计划。该软件使用C语言及PGPLOT子函数库编写,在Linux系统下运行,实现了星空的实时查询和按时查询,并支持用户更改观测台站、天空背景和射电源表等。该软件具有很好的扩展能力,将面向国内各天文台站及天文爱好者开源发布。