1-5μm红外背景条件下的Sunyaev-Zel’dovich效应与富星系团中热电子密度、温度及哈勃常数的测定

本文以Coma星系团为例,研究了富星系团中热电子对红外背景的Sunyaev-Zel′dovich效应。对Carr等人所提出的红外背景的近黑体辐射解释作了比较细致的讨论,其结果是:红外背景畸变(ΔI_ν/I_ν)～10~(-3)—10~(-4)。此外,我们还得到了畸变与波长以及星系团参数τ、θ的关系。因此,通过对畸变的观测,可以确定富星系团内电子的密度和温度以及哈勃常数H_0。     

星系团内物理过程对宇宙微波背景辐射的影响

观测表明,富星系团内存在着大量的高温热电子.它们将与微波背景光子相互作用.本文考虑了星系团集合使微波背景辐射产生的畸变.我们的理论估计表明,富星系团集合的高温热电子散射背景光子,使背景辐射谱偏离黑体辐射谱.在背景谱的维恩区,畸变小于2.74K黑体峰值强度的1％,这个结果与最近COBE卫星的探测结果是一致的.没有得到Matsumoto所探测到的在700μm附近有相当于黑体谱峰值强度10％的重大畸变.星系作为微引力透镜,对背景辐射的影响不可能探测得到.星系团内热电子的轫致辐射在微波波段更弱.     

红外背景的畸变

本文研究了引力透镜和富星系团在宇宙中作为一种分布,对红外背景畸变的统计效应。其中包括富系团的热电子对红外背景畸变的Sunyaev-Zel’dovich效应,以及引力透镜对红外背景畸变的引力效应。本文给出了z=4范围内的红外背景的总畸变,其结果是:Sunyaev-Zel’-dovich效应为:(△T_r)/T_r～10~(-2)—10~(-3),纯引力效应为(△T_r)/T_r～10~(-3)—10~(-4)。     

尘埃的宇宙学效应

基于新发现的2—5μm的红外背景和星系前星,我们讨论了各种模型的尘埃对3K宇宙微波背景谱所产生的影响。结果表明,如果中性氢的含量很少,即星系前恒星的辐射谱无Lyman截止,尘埃的再辐射将使3K背景辐射在其峰值频率附近产生0.1K—0.2K的畸变,而与模型无关。反之,如果中性氢的含量很高,则尘埃的再辐射将不可能使3K宇宙微波背景谱产生畸变。     

被星族Ⅲ加热的尘埃辐射谱

本文根据星族Ⅲ在有Lyman截止和无Lyman截止情况下,分别讨论了被星族Ⅲ(形成星系前的大质量恒星)加热的尘埃的辐射谱。利用数值积分方法,我们得到了尘埃在这两种情况下的辐射谱曲线。主要结果是:(1)如果星族Ⅲ的辐射谱无Lyman截止,即中性氢含量很少,尘埃的辐射将是很强的。它必将使宇宙微波背景在峰值附近产生0.1—0.3K的畸变,而且一定能在100μm<λ<1000μm波段被观测到。(2)如果星族Ⅲ的辐射谱有Lyman截止,即其内的中性氢的含量很大,这时尘埃的辐射与微波背景相比是极其微弱的,显然它不会使宇宙微波背景产生畸变,而且也不可能被观测到。因为它已被宇宙微波背景所掩没。(3)利用气球或卫星进行200μm<λ<1000μm波段的搜索,以判断上述两种情况何者正确,从而得到宇宙学的一些重要信息。     

抚仙湖一米新真空太阳望远镜6米近红外光谱仪装调及太阳1.56微米光谱的初步观测结果

主要介绍了抚仙湖1 m新真空太阳望远镜(the 1-meter New Vacuum Solar Telescope,NVST)6 m水平式近红外光谱仪的安装过程和实测结果。主要讨论内容是光路设计特点、光学系统的装调以及利用该光谱仪对活动区NOAA 11662黑子进行的初步近红外光谱实测(波长1.56μm附近)。成功观测到由黑子强磁场造成的Fe I 1.56μm谱线裂变现象,并初步估算了磁场强度。该光谱的成功装调和使用,充分实现了对9 m光谱仪光学系统的整体检测,为9 m光谱仪的安装调试提供了宝贵的经验和参考。     

演化晚期恒星星周包层的21μm特征

21μm特征是指在一些富碳的原行星状星云的红外光谱中波长约20 μm处观测到的一个较宽的发射谱带特征,它是目前星周包层物质研究的热点问题。到目前为止,一共有12个原行星状星云被证认为21μm特征源。此外,还有两个中心是沃尔夫拉叶星的行星状星云也有可能是21 μm特征源。这12个原行星状星云源的21μm特征都有相似的谱线轮廓,峰值都位于20．1μm。这些源的中心星都是富碳的F或G型超巨星,贫金属(却有丰富的慢中子过程元素),有很强的红外色余。在过去10年中,人们提出了大量21 μm特征载体的候选物质,主要有:氢化足球烯 (C60Hm,m=0-60)、多环芳香烃(PAH)、氢化无定形碳(HAC)、纳米金刚石颗粒、合成含碳大分子、氨基化合物(特别是尿素)、铁的氧化物(如:μ-Fe2O3、Fe3O4和FeO)、SiS2、纳米TiC团簇、掺杂的SiC颗粒、表面覆盖SiO2幔的SiC颗粒等。但所有这些候选物质都还没有得到确认。概述了21 μm特征的发现及其后续的相关研究,介绍了21μm特征源的共同特征,比较详细地探讨了人们已提出的该特征载体的候选物质。     

VMOs电离宇宙对3K背景辐射的Zeldovich效应

本文假设星族Ⅲ是由大质量恒星VMOs组成,VMOs的高光度辐射将使背景宇宙重新获得电离。我们讨论了宇宙热电子对宇宙微波背景的康普顿散射效应。结果表明,VMOs时期的电离宇宙将使3K背景辐射产生一个畸变,在低频的瑞利一金斯频率范围,温度偏差为:凸T_0/T_0～10~(-3)—10~(-5),一旦这个量被观测到,将是对VMOs现象进行确证。     

新单极高速分子外向流源IRAS19282+1814

^12CoJ=1-0成图观测表明在IRAS19282 1814附近存在着一个蓝向单极高速分子外流，计算了其基本参量并进行了分析，它的成协红外源IRAS19282 1814可能是大质量年轻星体，其IRAS波段色指数表明该源深埋于气体和尘埃物质之中，由60-100μm流量密度获得尘埃温度为30K,它的附近没有其他的源，所以IRAS19282 1814可能是外向流的驱动源。     

红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备 ,本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1 .针对望远镜实验平台—云台太阳光谱仪 ,建立了光谱仪分光流量模型 ,并用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了FeⅠ 1 .56μm红外太阳光谱的分光流量 ,分析了实验观测的可行性及改进方案。2 .针对探测器实验平台—PtSi红外焦平面阵列相机 ,建立了FeⅠ 1 .56μm光谱观测信噪比模型 ,模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上 ,在国内首次成功进行了FeⅠ1 .56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3 .在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下 ,讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法 ,分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法 ,初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4 .首次利用PVA材料 ,设计研制了一套FeⅠ 1 .56μm近红外Stokes参量偏振仪 ,并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子 ,通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法 ,并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5.针对 1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统 ,给出了垂直多波段光谱仪和红外     

红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备，本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1．针对望远镜实验平台－云台太阳光谱仪，建立了光谱仪分光流量,工用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了Fe Ⅰ1.56μm红外太阳光 谱的分光流量，分析了实验观测的可行性及改进方案。2．针对探测器实验平台－PtSi红外焦平面阵列相机，建立了FeⅠ1.56μm光谱观测信噪比模型，模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上，在国内首次成功进行了FeⅠ1.56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3．在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下，讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法，分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法，初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4．首次利用PVA材料，设计研制了一套FeⅠ1.56μm近红外Stokes参量偏振仪，并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子，通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法，并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5．针对1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统，给出了垂直多波段光谱仪和红外大色散光谱仪的光、机初步设计。6．针对1m红外太阳塔的科学目标，提出了多波段光谱仪探测器系统方案，对红外大色散光谱仪所使用的红外探测器也进行了初步方案设计。     

星际红外消光律

该文综述了星际尘埃在红外波段的消光律。现有的观测表明,在0.7μm≤λ≤5μm范围内的星际消光可以近似用幂律函数来拟合,而对5μm≤A≤8μm范围内的星际消光争论比较多,但现在已明确该范围内消光律是随视线方向的变化而变化,这与以往认为在整个0.7μm≤λ≤8μm范围内星际消光为各处一致的结论是相左的。在8μm≤λ≤30μm范围内的消光主要由硅酸盐在9.7μm和18μm处的吸收特征所决定,其中9.7μm处的吸收所引起的消光强度(相对可见光波段消光)在太阳邻近弥漫星云和银心方向上有较大变化,其原因仍有争论;同时,由脂肪族碳氢化合物的C-H键伸缩振动引起的在3.4μm处的谱特征强度也和9.7μm硅酸盐谱特征类似,在太阳邻近弥漫星云和银心方向有较大变化。在λ≥30μm以上的远红外范围,由于观测的限制,人们主要利用尘埃红外辐射理论来间接研究消光率,不同尘埃模型给出的红外辐射明显地不同,对λ≥30μm的红外观测将提高该范围内消光律的准确性。     

星系中分子气体物理性质的观测研究

为了研究亮红外星系中分子气体的物理性质,本论文给出了一个小样本近邻亮红外星系初步的观测结果、一个高红移星系IRAS F10214+4724的详细研究以及一个近邻亮红外星系ARP 302的高分辨研究.另外,对Perseus星系团中存在的分子气体给出了高分辨的观测,并研究其气体的运动学状态.对一个小样本的亮红外星系,得到了CO(J=3→2)的成图结果,揭示其气体分布都集中在星系中心或者是并合星系的中心及其星系核的重叠区域.对于其中的一个源NGC 3256,给出了其CO(J=3→2)、     

红外暗云中分子气体团块的性质研究

利用¹²CO(1-0)、¹³CO(1-0)与C¹⁸O(1-0)分子谱线成图观测数据,并结合ATLASGAL (The APEX(Atacama Pathfinder Experiment) Telescope Large Area Survey of the Galaxy)尘埃连续谱巡天观测结果详细地研究了9个红外暗云(Infrared Dark Clouds, IRDCs)中团块的物理性质与运动学特征.给出了红外暗云的速度区间,以及在红外暗云所对应的Spitzer (Spitzer Space Telescope) 8μm辐射背景上叠加了与红外暗云轮廓基本吻合的¹³CO和C¹⁸O积分强度分布图. 9个红外暗云中有8个呈纤维状结构.在这些红外暗云中共找出51个致密团块,质量偏大的团块大部分聚集在红外暗云的枢纽位置.质量统计直方图中表现出明显的双峰结构,进一步证实纤维状分子云物质输送的图景.¹²CO(1-0)计算所得的典型激发温度T_ex...     

光锥中强引力透镜的数值模拟

根据高精度宇宙学N体数值模拟输出的星系团以及星系团X射线光度和质量的经验关系:L-M,在红移区间(0.14,0.3)内构建了一个X射线波段流量限为3×10~(-19)J·s~(-1)·cm~(-2)(如Local Cluster Substructure Survey,缩写为LoCuSS )的大质量星系团样本。利用高分辨率的Ray-tracing数值模拟对包含真实观测信息(即红移、大小和形状)的COSMOS背景星系源进行单个透镜的成像模拟,并统计星系团不同投影方向的巨弧(即L/W10)产生效率。依据数值模拟立方体的尺度建立观测光锥,再根据光锥内不同红移区间所占立方体的体积比例用对应数量、红移的透镜对光锥进行随机填充,通过平均它们的透镜效率,最终计算得到光锥内的平均强引力透镜效率为3.22_(-1.47)~(+2.73)×10~(-2)。     

奇妙的引力透镜(二)

引力透镜阿贝尔2218(Abell 2218),是哈勃空间望远镜在1999年12月修复后所发现的巨型引力透镜。Abell 2218是一个富星系团,由成千上万个星系组成,位于天龙座,距地球约30亿光年。它的极其强大的引力把处在它后面比星系团远5～10倍的星系放大、增亮和扭曲,形成一段段的圆弧,大约共有120段。     

共动系中伽玛暴峰值能量的分布及其与光度的关系

伽玛暴νfν谱的峰值能量E_p是伽玛暴的一个很重要的观测物理量,观测系中伽玛暴νf_ν谱的峰值能量Ep分布很宽.根据各向同性光度L_(iso)、初始洛伦兹因子Γ_0和暴源系中峰值能量E_p,z之间的关系式估算伽玛暴的初始洛伦兹因子Γ_0,再把伽玛暴νf_ν谱的峰值能量E_p和光度L_(iso)修正到共动坐标系,发现共动系中峰值能量的分布还是很宽.这意味着观测系中E_p的宽分布可能是伽玛暴的真实物理分布.检验了共动坐标系中光度和峰值能量之间的关系,发现它们之间仍然存在相关性.最后,进一步对伽玛暴的辐射物理进行限制,认为共动坐标系中峰值能量分布很宽可能是由于辐射电子的洛伦兹因子γ_e分布很宽.     

伽马噪窄线赛弗特1型星系TXS 1206+549的中红外波段光变性质研究

TXS 1206+549(红移z=1.344)是目前发现的最遥远的伽马噪窄线赛弗特1型星系。利用广域红外巡天探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)的长期测光数据,从两个方面系统研究了TXS 1206+549中红外波段的光变性质。首先,联合3种统计方法,研究了TXS 1206+549的日内光变(Intraday Variability, IDV),发现TXS 1206+549在2022年4月29日达到迄今为止所有WISE观测窗口的最亮水平,表现出非常特殊的光变过程：在约1.24天内,3.4μm和4.6μm波段分别持续变暗约1.1 mag和1.0 mag。据调研,这是第1次报道关于TXS 1206+549高置信度的中红外波段日内光变。TXS 1206+549在3.4μm和4.6μm波段的占空系数(Duty Cycle, DC)分别为27.8%和13.7%,明显低于Rakshit等人的结果,这是由于我们采用了相对保守的日内光变标准(大于3σ)。基于所有WISE观测窗口的测光数据(共21个窗口),研究了均方根-流量(rms-flux)关系,...     

太阳磁场的红外研究

在简短的引言之后,本文首先叙述在红外波段观测太阳磁场的优越性,然后依次描述用He I10830A、FeI 1.5μ和Mg112μ等红外磁敏线的观测、资料及分析方法。这些谱线分别在色球层、光球最深层和光球上层形成,因此用它们可以探测太阳大气中很大范围的磁场。接着以磁元和黑子磁场为例,介绍现有的主要研究成果。结束语对我国的红外太阳磁场研究提出一些建议。     

云南-香港宽视场巡天新发现的一个磁活动双星系统

云南-香港宽视场巡天新发现了一个磁活动双星系统,其轨道周期为0.60286 d.利用云南天文台1 m光学望远镜附加CCD (Charge-Coupled Device)相机,观测得到了这个双星系统的V、Rc双色光变曲线,结果表明该系统食外存在明显的测光畸变.借助云南天文台丽江2.4 m望远镜附加云南暗弱天体光谱成像仪(Yunnan Faint Object Spectrograph and Camera, YFOSC)对该双星系统的分光观测,测定了该双星系统主星的视向速度曲线并发现该系统的主星表面存在着强烈的色球活动,从而证明系统的光变曲线畸变源自主星的黑子活动.使用W-D (Wilson-Devinney)程序分析上述观测得到的光变曲线和视向速度曲线,得到了该双星系统的轨道参数以及黑子参数.最后,对该系统的特性进行了讨论并对未来的工作进行了展望.