红红火火的太阳空间观测

太阳观测的意义 太阳是离我们最近的一颗恒星,也是唯一可以作为面源观测的恒星。对太阳上各种物理现象的观测给我们提供了一个内涵十分丰富的物理实验室,用以检验各种物理理论的适用性。同时,太阳又是唯一一颗与地球生命直接相关的恒星。太阳风和日冕物质抛射(CME)带来的日地空间电离层的变化,将直接影响地球大气外层空间,甚至可能带来地球大气的许多变化。因此,充分理解太阳以及太阳上的各种物理现象无疑是十分必要和十分有意义的。 为什么要进行空间观测 要想把握太阳活     

SAGE巡天介绍Ⅰ——测光系统和数据处理

SAGE(Stellar Abundance and Galactic Evolution)巡天采用一套对恒星大气参数敏感的独特测光系统,包括uSC,vSAGE,g,r,i,Hα_n,Hα_w和λ_(DDO51)(David Dunlap Observatory,DDO)共8个波段。该系统对恒星大气参数(有效温度T_(eff)、表面重力lg g和金属丰度[Fe/H])和星际消光的测量比传统的uvbyβ系统(Str?mgren-Crawford,SC)更敏感。由于g,r,i波段带宽较宽,因而观测效率较高,对恒星大气参数的测量精度和观测效率均超过uvbyβ系统和宽带测光系统。利用美国亚利桑那大学Steward天文台2.3 m Bok望远镜、新疆天文台南山1 m望远镜和乌兹别克斯坦MAO(Maidanak Astronomical Observatory)1 m望远镜已展开巡天观测。项目计划在约4年时间内完成所有的巡天观测,北天天区覆盖面积约12000(~?)~2,高精度测光(信噪比为100σ)深度约15 mag(V波段);5σ探测极限可深至约20 mag(V波段)。最终将探测约5×108颗恒星,并得出其恒星大气参数以及星际消光。该样本比之前的u,v,b,y,β测光巡天,如GCS(Geneva-Copenhagen Survey)巡天和HM(Hauck and Mermilliod 1998)巡天,扩展到更深的区域,即深度达到7～8 mag(V波段)。利用观测得到的大样本恒星测光星表,可以开展如下课题的研究:(1)得到银河系约5×10~8颗恒星大样本的金属丰度分布,并根据恒星演化模型得到其年龄分布;(2)预期搜寻到一批贫金属星候选体,并利用其他望远镜进行下一步观测;(3)结合高质量的uSC波段数据,预期可以找到一批白矮星;(4)结合其他星表,预期找到一批长周期变源以及移动天体;(5)结合uSC波段数据和其他星表,预期可以找到一批类星体。     

星周尘埃壳层的消光值

本文首次提出了从观测得到的具有星周尘埃壳层的恒星的能谱分布求取星周尘埃云的消光,并由此可通过改正星周消光改正后的星际消光法求得恒星距离的方法。     

利用子午仪光子计数观测资料计算星像直径

对于一颗在大气外层不可分辨的恒星,当其光线通过地球大气层后,恒星的星像光度呈高斯分布;而子午仪光子计数观测记录下与其星像光度相关的轮廓曲线。采用模拟光子计数观测方法,求得恒星星像直径的经验公式。利用恒星的子午仪光子计数观测资料,使用最小二乘估计方法,并考虑到模拟计算星像直径的经验关系式,可以求出恒星子午仪光子计数观测的实测直径。用该方法对一组星的观测资料,求出其平均星像直径为3″.2。     

大视场巡天望远镜探测器响应与滤光片优化分析

大视场巡天望远镜(Wide Field Survey Telescope,WFST)是采用主焦式光学设计、2.5 m口径、具备强大巡天能力的望远镜,可以开展大规模图像巡天,用于刻画银河系和近邻宇宙的组成和结构、普查太阳系天体和外部构成、开展时域天文监测等科学研究工作.结合大视场巡天望远镜光学系统的透过率、西藏阿里站址的大气透过率和冒纳凯阿台址的天光发射谱,比较不同电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)量子响应曲线、读出噪声和不同曝光时间情况下,不同类型天体在u、g、r、i、z和w波段的能谱响应,分析各个波段测光信噪比,优化确定CCD响应曲线和用于太阳系天体巡天的白光滤光片(w)设计.分析结果显示:蓝敏CCD对探测超新星等高能爆发暂现源有优势,但在r、i、z波段效率降低,从而降低这些波段的巡天探测灵敏度.光学宽带CCD响应曲线兼顾蓝端和红端能谱响应,在相同观测时间内,可以实现比蓝敏CCD更高的巡天灵敏度.采用宽带CCD响应曲线,结合估算的WFST系统光学成像效率及站址的天光和消光,计算给出了巡天观测对太阳系天体(G2V恒星光谱)、椭圆星系(E)、漩涡星系(Sbc/Scd)、不规则星系(Im)、类星体、I型和II型超新星的探测灵敏度.通过调节w波段的带宽和中心波长,可以实现对不同类型天体的能谱响应信噪比最大化.综合比较,确定w滤光片的优化设计波长范围为367–795 nm.最后,计算给出了各波段长期巡天图像数据叠加的探测灵敏度随曝光时间的变化曲线.     

漂移扫描CCD用于地球同步轨道卫星观测的初步结果

对于地球同步轨道卫星,目前国内主要采用两种观测手段,即小光电望远镜短曝光观测和天文望远镜跟踪恒星(或卫星)观测.事实上,这两种手段都各自存在不足,尤其对于暗弱目标问题更加显著.利用CCD漂移扫描模式和凝视模式相结合观测地球同步轨道卫星具有明显的优势,小口径望远镜(口径约25cm)就能够获得高质量的目标和恒星圆星像与高精度的定位结果.本文重点阐述了获得高精度地球同步轨道卫星光学位置与星等的原理、方法及步骤;最后,利用实测资料的数据处理结果,分析了所获得的地球同步轨道卫星的内部精度及其误差源.     

星系中恒星形成率指针的比较研究

利用赫歇尔空间望远镜的H-ATLAS(Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey)SDP(Science Demonstration Phase)天区从紫外到亚毫米波段数据,结合星族合成方法和尘埃模型,计算了星系的红外总光度.在此基础上,分别针对强恒星形成星系和弱恒星形成星系,研究了利用紫外光度、红外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率(Star Formation Rate,SFR)的差异以及导致差异的内在物理起因.发现对于恒星形成活动强的星系,这3种恒星形成率指针给出的结果基本一致,弥散较小、只是在高恒星形成率端,利用紫外光度算得的恒星形成率比利用Hα谱线流量算得的恒星形成率略微偏小;而在低恒星形成率端,紫外光度指针偏大于Hα谱线指针;红外光度指针与Hα谱线指针在两端无明显偏差.对弱恒星形成星系,紫外光度、Hα谱线和红外光度3种恒星形成率指针存在明显的差异,且弥散较大.利用紫外光度和Hα谱线计算得到的恒星形成率的弥散和系统偏差随着星系年龄、质量的增加而增大.系统偏差增大的主要原因是利用紫外连续谱斜率β定标恒星形成活动较弱星系的消光时,高估了这些星系的紫外消光,使得消光改正后的紫外光度偏大.另外,MPA/JHU(Max Planck Institute for Astrophysics/Johns Hopkins University)数据库中弱恒星形成星系的恒星形成率SFR(Hα)比真实值偏低.     

近邻星系恒星形成区光谱观测研究

近年来随着国际8~10 m口径望远镜数目的不断增加,4 m及以下口径望远镜已成为中小型望远镜.如何利用中、小口径望远镜做出有影响的科学成果,须做到"有所为,有所不为".为此,自2013年开始针对国家天文台2.16 m望远镜推出了重点课题支持计划.介绍的"近邻星系恒星形成区光谱观测研究"为2.16 m望远镜支持的3个重点课题之一.它将利用2.16 m望远镜3 yr、每年30个暗夜或灰夜的观测时间,开展20个近邻、大星系中多个恒星形成区、平行星系主轴方向和垂直主轴方向的光谱观测,获得一个有显示度的、科学意义重要的近邻星系恒星形成区和径向分布的光谱样本.同时该课题还利用6.5 m多镜面望远镜(MMT)的观测时间,开展近邻、特大星系的恒星形成区的光谱观测.利用2.16 m望远镜和MMT望远镜观测得到的星系不同区域的光谱数据,结合已有的紫外、光学、红外波段宽带滤光片数据和BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)15个中带滤光片数据,可开展星系尘埃消光、恒星形成率、金属丰度和星族特性二维分布等方面的研究;开展星系二维特性和星系形态、星系环境关系的研究.将介绍这个重点课题的科学意义、星系样本的选取、光谱观测策略和星系NGC 2403的光谱观测和初步研究结果.     

The Cannon:一种基于光谱数据的恒星参数测量方法

新一代大规模光谱巡天项目产生了近千万条低分辨率恒星光谱,基于这些光谱数据,介绍一种名为The Cannon的机器学习方法。该方法完全基于已知恒星大气参数(有效温度、表面重力加速度和金属丰度等)的光谱数据,通过数据驱动来构建特征向量,建立光谱流量特征和恒星参数的函数对应关系,进而应用到观测光谱数据中,实现对恒星光谱的大气参数求解。The Cannon的主要优势为不直接基于任何恒星物理模型,适用性更广;由于使用了全谱信息,即便对于低信噪比光谱也能得到较高可信度的参数结果,该算法在大规模恒星光谱的数据处理和参数求解方面具有明显的优势。此外,还利用The Cannon得到LAMOST光谱数据中K巨星和M巨星的恒星参数。     

利用差分光吸收法进行平流层二氧化氮的地面观测(英文)

太阳活动对中层大气物理、化学过程影响的研究是日地物理的重要部分。在平流层中,大气二氧化氮直接控制着臭氧的平衡。对20—40Km高度区,导致的奇氧成分的损耗占总损耗的60—70％。在可见光波段,二氧化氮有明显的吸收带结构,可用于大气光谱学方法测量其含量。 本文给出测量仪器的基本特性。该仪器是一个微机自动控制和数据采集的分光计系统,16秒内扫描436.5—451.5nm波段。信噪比大于3000。该仪器也可同时测量大气臭氧,适当改进还可作大气氯化物以及三氧化氮的观测。 影响二氧化氮资料观测分析的主要是太阳的方和斐线。它使观测曲线上无法直接辨认出二氧化氮吸收的带状结构。这里利用60°太阳天顶角的观测光谱作为基准值,其他太阳天顶角的观测资料与其比较给出比值光谱。此光谱除二氧化氮吸收的带结构外,还包含分子和气溶散射的影响。由于所测波长范围狭窄,假定其随波长线性变化不会引起明显误差,这样可由差分吸收给出倾斜路径中二氧化氮的含量。 分析测量误差指出,主要来源是相对波长位移,包括计算比值光谱时两观测曲线间的系统波长偏差和随机波长位移。利用使比值光谱波动最小的方法可把前者减小到0.02nm以下。试验指出,随机波长位移不大于0.03nm,引起的测量误差约为0.3％,相应于二氧化氮含量的反演误     

光纤中心位置偏差对光谱观测结果的影响

本文详细计算了在不同的观测条件下（大气视宁度,天光背景）对于不同的观测对象（椭圆星系,旋涡星系和恒星等）光纤定位中心位置偏差对光谱观测结果的影响,根据ＬＡＭＯＳＴ的主要设计参数,给出了在不同条件下观测所得信噪比的具有数值结果,本文同时也给出了采用不同光纤尺寸对观测结果的影响。     

凌星类热木行星大气的地面观测研究

正太阳系外凌星类行星是目前进行系外行星大气研究的最佳目标之一.在特殊的轨道构型条件下才可以进行凌星主食和次食的观测,它们分别对应于行星位于宿主恒星正前方和背后两种情况.相应的观测可以产生大气透射谱和热发射谱,在大气组成和温度结构的观测研究中扮演着重要的角色.基于这两种谱线性质,本文使用马普2.2 m望远镜的GROND(Gamma-Ray Burst Optical and Near-infrared Detector)设备对3颗热木星的次食进行了测光观测,又使用帕洛玛5.1 m海尔望远镜的DBSP(Double Spectrograph)、TSpec(Triple Spectrograph)和COSMIC(Carnegie Observatories     

蓝离散星研究现状(Ⅱ):观测特性

不同恒星系统(银河系晕、疏散星团、球状星团、矮星系)中蓝离散星所表现出的观测特性各不相同,这与恒星系统动力学环境及相应的蓝离散星主导形成机制直接相关。因此,分析研究蓝离散星的不同观测特性,也就成为研究蓝离散星形成机制、恒星及双星系统演化以及恒星系统动力学演化的有效方法。     

重新审查昴星团成员星锂丰度的弥散

重新审查了昴星团成员星的活动性和在同一颜色处Li丰度的弥散．发现大多数的研究者低估了昴星团恒星的活动性．重新研究了恒星的活动性(包括黑子活动)和星团中恒星的不均匀红化效应对Li丰度弥散的影响．得到的主要结论是：没有坚实的证据说明观测到的Li丰度弥散是代表具相同有效温度星团成员大气Li丰度存在真实的差异．相反，假若不是全部，其大部的视Li丰度弥散是活动星的大气效应所致．Li丰度一恒星自转关联很可能只是Li丰度-恒星活动性关联的一种反映。     

光纤中心位置偏差对光谱观测结果的影响

本文详细计算了在不同的观测条件下（大气视宁度,天光背景）,对于不同的观测对象（椭圆星系、旋涡星系和恒星等）光纤定位中心位置偏差对光谱观测结果的影响．根据ＬＡＭＯＳＴ的主要设计参数,给出了在不同条件下观测所得信噪比的具体数值结果．本文同时也给出了采用不同光纤尺寸对观测结果的影响     

读诗谈天象之五 大气造成的天文现象(下)

大气折射对天文观测的影响大气折射还造成另一个影响天文观测的效应,称为大气色散。原来,空气的折射率还与光的波长(即颜色)有关,不同颜色的光在相同的介质中传播,因折射率不同而分散,雨后彩虹展现由红到紫的七色景象,正是由于同样原因(光被悬浮在空气中的小水滴折射并产生色散)。由于大气色散,使得我们观测到的天体像,无论是目视的眼睛所见还是照相的底片留影,星像都呈现为一条垂直的细小光谱,紫端靠近天顶。天顶距越大,色散也越大。     

高美古观测站大气消光系数测定的初步结果

大气消光系数的测定是天文观测台站一项很重要和基础的工作.介绍了利用新建的2.4 m望远镜在高美古观测站开展的消光系数测定等定标工作的初步结果.利用2009年4～5月对Landolt标准星场的2次测光观测,分别给出了UBVRI 5个波段的消光系数.此外,对该站点大气消光的成分情况进行了探讨.给出的结果与数年前高美古观测站选址时得到的大气消光系数基本一致,并与其它一些知名天文观测台站的消光数据进行了比较.     

全天相机在多设备巡天中的应用

天文观测站夜天空星像星等信息和天区分布信息可用于指导多设备巡天观测.建立全天相机监测系统(Monitoring all-sky system)对本地天区夜天空实时监测,获取的监测图像需要有效的方法进行处理以提取全天图像星像信息.由于全天图像视场大和高阶扭曲的影响,采用天顶等距投影与多项式函数组合的方法计算图像的底片常数.天文定位的均方根残差约为0.15个像素.通过对图像中亮星部分测光得到的星等差,改正大气消光误差.最后使用HEALPix (Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelation)方法实现天区划分和每个天区可观测极限星等值的存储.     

Chandler摆动周期和Q值对激发函数估计与比较的影响

用 198 4～ 1999年期间的地极坐标序列和两个大气角动量序列 ,分析了不同Chandler周期和品质因子Q的取值对Chandler摆动观测激发的功率谱密度 ,以及观测激发与大气激发之间的相干系数和相干相位的影响。结果表明 ,不同Chandler周期和品质因子Q的取值对观测激发的功率谱密度 ,以及观测激发与大气激发之间的相干系数有很大影响。因此 ,在分析Chandler摆动的观测激发与地球物理激发的关系时 ,不能仅以观测激发与某个地球物理激发序列 (如大气激发 )的更好逼近来选择Chandler摆动的最佳周期 ,因为Chandler摆动是多种地球物理激发共同作用的结果     

大气色散对太阳多波段同步高分辨图像重建的影响

抚仙湖1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)利用多波段成像系统对太阳光球和色球同时进行高分辨成像观测,并对观测图像进行多波段同步高分辨统计重建,以大幅度降低重建所需的计算量,并改善低信噪比波段的高分辨重建效果。大气色散是影响多波段同步高分辨重建效果的主要因素。借助多层湍流大气的模拟,通过比较不同天顶角下色散引起的波像差、相对谱比,分析了大气色散对多波段同步高分辨重建的影响。分析结果表明对于1 m太阳望远镜,当天顶角在60°以内时,色散对近红外以及波长相差不大的可见光波段的多波段同步高分辨重建的影响较小,而393.3 nm波段受色散的影响明显,天顶角超过45°时分辨率明显下降。