分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 脉冲星周期跃变是一种罕见的现象,是研究其内部结构的探针。针对2019年2月至12月,国家授时中心昊平观测站40米射电望远镜在脉冲星计时观测中,监测Crab脉冲星的数据,采用脉冲星计时方法,用TEMPO2拟合程序进行分析。结果表明Crab脉冲星在2019年7月23日(MJD58687)附近发生了一次周期跃变现象,该跃变自转增量为 ∆vg = 5.33(4)×10-7 Hz,自转变化量为 ∆vg /v = 17.9(1)×10-9 ,并伴随着恢复系数Q ~ 0.88的指数恢复过程。此次Crab脉冲星周期跃变的监测及处理,证实了国家授时中心40米射电望远镜对脉冲星的监测性能,同时为研究周期跃变的产生机理积累了样本。
分类: 天文学 提交时间: 2024-03-22 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值, 脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势, 在Web of Science(WOS)数据库筛选出有关脉冲星搜寻及应用的964 篇文献,在阅读核心文献的基础上,采用数据分析和可视化 方法进行深入探讨。结果表明,脉冲星搜寻及应用领域的研究经历了初始探索阶段和稳健发展阶段,目前进入蓬勃增长 阶段。该领域各国之间密切合作,形成了三大主要的研究群体。脉冲星搜寻及其应用研究在未来将产生如直接探测引力波、深空自 主导航等重要科研价值和实际应用结果,将进一步丰富和多元化脉冲星的研究领域。
分类: 天文学 提交时间: 2024-04-12 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 利用中国科学院新疆天文台南山观测站26\;m射电望远镜, 在中心频率1556\;MHz, 对Crab脉冲星(PSR B0531+21)进行了长达12.6\;h的连续观测, 观测带宽为512\;MHz, 时间分辨率为32\;\upmus, 研究了巨脉冲辐射的等待时间分布特征. 观测共探测到2097个信噪比大于10的巨脉冲, 对应的流量密度大于100\;Jy. 巨脉冲的爆发率表现为高度的间歇性, 在较短的时间内具有较高的爆发率, 在相对长的宁静期内巨脉冲的爆发率较低, 尤其是中间脉冲相位内的巨脉冲爆发. 相邻两个巨脉冲的等待时间分布表现为幂律分布特征, 可以用一个非稳态的泊松过程进行模拟, 这表明巨脉冲的爆发是一种独立的随机事件. 此外, 主脉冲和中间脉冲相位上的巨脉冲具有不同的等待时间分布特征, 这意味着脉冲星不同磁极的巨脉冲辐射机制可能是不同的. 这些观测结果对于理解脉冲星的射电辐射机制具有重要意义.
分类: 计算机科学 >> 计算机科学技术其他学科 提交时间: 2022-06-28
摘要: 随着平方公里阵列射电望远镜(SKA)等大科学装置的建设和运行,以及大数据和高性能计算创 新平台的提出,天文学与高性能计算之间的联系日趋紧密.天文学计算,特别是作为SKA的主要科学方 向之一的脉冲星搜索,具有数据量大、计算量多的特点.本文介绍了一种基于OpenMP多线程和多进程 技术来加速脉冲星搜索流程的方案,提出了一种解决负载不平衡问题的方法,并成功的将优化流程安装于 中国SKA区域中心原型机的x86和ARM计算节点.通过默奇森大视场阵列望远镜(MWA)的脉冲星观 测数据搜寻测试,与原始单线程方法相比,流程分别获得10.412.2和24.527.6倍的加速比.其中ARM平台比x86平台的计算快1.11.3倍,显示出其在SKA数据处理方面的巨大潜力.在中国SKA区域中心 原型机上部署的脉冲星优化搜索流程,近期将重点应用于MWA南天快速两米巡天(SMART)项目的低 频脉冲星搜寻,以满足包括引力波探测计时阵在内的多种科学需要。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 分析现有的脉冲星搜索方法对于即将开展的FAST望远镜早期脉冲星搜索的可行性和必要性,尝试脉冲星搜索数据处理的软、硬件加速。回顾并总结了现有的脉冲星搜索方法和这些方法对应的发现,分析这些方法的特点。编写了基于PRESTO的并行数据处理程序。估计了使用显卡计算加速来完成单脉冲搜索的可行性和效率。编写的基于P RE STO的并行数据处理程序使得处理帕克斯望远镜多波束巡天的一个典型大小(100 MB)的文件的时间从约95 min缩短到短于10 min。使用显卡加速的单脉冲搜索实现了大约20倍的加速,数据处理时间短于获取观测数据的时间。对于使用望远镜早期观测数据进行脉冲星搜索而言,用于短轨道周期脉冲星搜索的相位调制搜索算法是没有必要的,用于搜索较长轨道周期的加速搜索算法也不十分必要,而用于长自转周期脉冲星搜索的快速折叠算法仅在需要搜索长自转周期的弱脉冲星时才需要使用。在数据处理过程中,软、硬件等方面可以加快数据处理的速度,可以使数据处理用时短于获取数据的时间。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 快速射电暴(Fast Radio Burst, FRB)及旋转射电暂现源(Rotating Radio Transient, RRAT)等一些没有明显周期性的天体发现以来,单脉冲搜索受到研究人员广泛关注,同时随着射电望远镜设备日趋完善,更高分辨率和更广阔的观测空间产生的观测数据量剧增,加快对观测数据的处理迫在眉睫。介绍了PRESTO (PulsaR Exploration and Search Toolkit)中单脉冲搜索,使用Cython编程方式对单脉冲搜索中去趋势算法进行优化,并通过Ray框架实现单脉冲搜索在中央处理器(Central Processing Units, CPU)上并行化。实验结果表明,算法优化后的单脉冲搜索并行化,能明显提升搜索程序性能,显著缩短数据处理时间,同时该并行策略仅基于中央处理器,无需修改代码即可在纯中央处理器环境下实现高性能数据处理。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-01-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 随着天文观测技术的飞速发展,天文数据处理软件日趋复杂,天文数据处理环境的部署与管理日渐繁琐。利用容器技术将脉冲星数据处理环境封装成容器镜像并建立私有镜像库,科研人员可以根据数据处理需求选择镜像,实现数据处理环境的快速部署。利用实体计算机、虚拟机和容器中对脉冲星基带数据进行相干消色散处理,对比不同平台的资源利用率与数据处理效率。实验结果表明,容器的性能与实体计算机相近;在多任务并发的数据处理测试中,容器的资源分配更加合理,相较虚拟机可以提高计算资源利用效率。在新疆天文台脉冲星数据处理服务器上实现了基于容器的数据处理架构部署,设计并开发了容器管理图形用户界面,通过优化多用户登录、身份验证、数据卷挂载管理等功能,提高利用容器技术进行天文数据处理的效率。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 蜘蛛脉冲星的发现是研究毫秒脉冲星演化的重要进展,它们被认为可能是孤立毫秒脉冲星的来源之一。蜘蛛脉冲星系统含有丰富的观测现象,其中最重要的就是脉冲星的掩食。掩食脉冲星的研究可以帮助理解脉冲双星的演化、球状星团的形成和星际介质等。介绍了近年来脉冲星掩食研究的主要进展,包括脉冲星的掩食特点,掩食脉冲星系统的统计和举例,并阐述了常用的掩食机制。在未来 10 年里,随着超高灵敏度和超快巡天速度的射电望远镜的投入使用,如平方公里阵列射电望远镜 (Square Kilometre Array, SKA) 等,掩食脉冲星的研究有望打开新局面,并对掩食机制理论的发展产生积极的影响,帮助解决一些未解之谜。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-04-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 本文利用公开数据研究了PSR J1906+0746的主脉冲和中间脉冲的辐射特征。通过对各段时期的平均脉冲轮廓进行高斯拟合,得到了对应的10%峰值脉冲宽度和峰值流量密度,进而研究了其与碰撞角之间的关系。结果表明主脉冲辐射束的主要可见部分可由一束有确定磁经度角范围的磁流管产生,而中间脉冲则来自于环绕磁轴的磁力线上的辐射。现有的扇形束模型可以较好的解释主脉冲的特征,但难以解释中间脉冲的辐射特征。中间脉冲的特征要求改进扇形束模型,在假设磁轴四周的磁力线均有辐射的情况下,通过合理选择模型参数来模拟观测到的条形辐射束。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 脉冲星参数统计是脉冲星研究的重要基拙性工作。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拙。
分类: 天文学 提交时间: 2024-04-12 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 年轻脉冲星多处于超新星遗迹(Supernova Remnant, SNR)中, 其分为转动供能脉冲星(Rotation-powered SNR-PSR)、磁星(Magnetar)和中心致密天体(Central Compact Object, CCO), 这3类年轻脉冲星有着不同的自旋周期及磁场强度分布. 其中, 遗迹磁星(SNR-Magnetar)的平均自旋周期比转动供能遗迹脉冲星大近一个量级, 平均磁场强度高近两个量级. 同时, 中心致密天体比转动供能遗迹脉冲星的平均磁场强度低近两个量级. 这3类年轻脉冲星不同的物理性质, 可能源于其不同的前身星或不同的超新星爆发过程, 也可能源于其中子星诞生后的不同演化过程. 此外, 转动供能遗迹脉冲星比年轻的转动供能非遗迹脉冲星具有更快的平均自旋周期、更大的平均磁场强度和更短的平均特征年龄. 这暗示新诞生的中子星经时间约为105--106\;yr的演化过程, 其自旋速度将减小近一半, 同时其磁场强度也将衰减近一半.
分类: 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间: 2018-06-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 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。
分类: 天文学 提交时间: 2023-12-15 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 氢原子钟具有较高的短期稳定度, 将其作为主钟可在短期内产生高精度的本地时间信号. 但氢钟存在频率漂移现象, 导致其长期稳定度较差, 从而影响本地时间的准确性. 毫秒脉冲星自转高度稳定, 借助于其长期稳定度高的特性, 可定期实现对氢原子钟的频率驾驭, 并对实时信号加以控制. 首先分析了国际脉冲星计时阵(International Pulsar Timing Array, IPTA)第二批发布数据中四颗毫秒脉冲星的稳定度随时间的变化, 同时采用哈达玛方差分析了中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)一台氢钟的频率稳定性能, 最终给出了利用脉冲星驾驭氢原子钟频率的方法.
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-01-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 小波变换去噪只对信号的低频部分进行分解和处理,忽略了信号的高频部分的分解与处理,无法对信号的整个频段信息的有效提取,进而影响脉冲星信号去噪的效果。鉴于此,本文提出利用小波包阈值法对脉冲信号进行分析,针对小波包分解后的系数选用不同的阈值函数处理。实验结果表明,使用该方法进行脉冲星信号的去噪效果得到了提高,其中脉冲星信号的信噪比、峰值信噪与平滑度指标都有相应的得到了改善,为脉冲信号的去噪提供了一种新的思路。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-05-07 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 年轻脉冲星PSR J0614+2229是少数模式变换时发生相位偏移的脉冲星之一。本文利用Parkes射电天文台的10 cm、20 cm和50 cm三个波段上的偏振观测数据,对每个波段爆发模式和正常模式的线偏振位置角用旋转矢量模型进行拟合,确定了其最大斜率点的相位差。进而利用广泛使用的确定辐射高度的相对论性方法,首次得到了模式变换时辐射高度的变化,发现正常模式的辐射位置高于爆发模式,其高度差随着频率增加而扩大。根据两个模式累积脉冲窗口中心的相位差,可以推断两个模式的辐射区并不都关于磁轴-自转轴所在子午面对称。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-12-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 本文的目的研究磁衰减对具有两成分模型的脉冲星自转减速的作用。利用分析方法研究了两成分模型的脉冲星在磁衰减制动力矩作用下两成分的自转角速度随时间变化。给出了具有磁衰减两成分模型的耦合方程组和其解。利用分析解对具有两成分的蟹状星云脉冲星(PSR0531+21,Crab)和船帆座脉冲星(PSR0833-45,Vela)在磁衰减作用下做了数值计算。数值结果表明:两个脉冲星的自转角速度逐年减慢每年为 Crab减速为 ,而Vela减速为 。最后讨论了文中所得到的结果并给出在两成分模型中磁衰减存在的结论。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-07-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 对大规模射电天文巡天项目产生的数据进行单脉冲搜索会产生数以亿计的脉冲星候选体。本文处理了CRAFTS(The Commensal Radio Astronomy FAST Survey)巡天的32万个超宽带数据文件,得到5万个脉冲星候选体。针对CRAFTS单脉冲搜索实验结果中脉冲星候选体仅有1.5%真正具有脉冲星信号的问题,提出三个显著区分脉冲星信号与干扰的特征,并应用到单脉冲筛选流程中。实验表明,改进后的单脉冲筛选工具将需要人工检查脉冲星候选体的数量降低了20%,一定程度上提升了CRAFTS巡天数据的单脉冲搜索效率。
分类: 天文学 提交时间: 2023-12-13 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 单脉冲搜索作为脉冲星探测的有力工具,在探测旋转射电暂现源以及快速射电暴中扮演着重要角色。为了从海量的射电巡天数据中快速筛选出最有价值的单脉冲搜索候选体,候选体识别已经从早期启发式阈值判断发展到基于机器学习自动识别。对于 FAST 观测,研究了基于机器学习的单脉冲搜索候选体识别应用到 CRAFTS (the commensal radio astronomy FAST survey) 超宽带脉冲星数据的性能表现。在评估过程中,使用单脉冲事件组识别 (SPEGID) 和单脉冲搜索器 (SPS) 两类自动识别方法,通过 7 种不同机器学习分类器对 CRAFTS 基准数据集产生的单脉冲搜索候选体进行自动识别;作为对比,也使用了启发式阈值判断的方法 (RRATtrap和 Clusterrank)。结果表明,SPEGID 具有最好的性能表现 (最高的 F1-score 值 95.1%、次高的召回率 95.4%、最低的假阳性率 4.7%),SPS 具有最快的筛选速度 (平均每小时筛选 4 010 个候选体)。通过对比分析结果,探讨了如何基于 FAST 观测数据开展高效的单脉冲搜索候选体识别。
分类: 天文学 提交时间: 2023-10-07 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 受大量射频干扰信号影响, 快速从海量观测数据中准确识别出单脉冲信号已成为天文数据处理的一项重要任务, 而设计和提取有效数据特征, 是利用机器学习进行单脉冲信号高效识别的决定因素. 针对如何选择最优特征, 进而提升单脉冲信号的分类精度这一关键问题, 设计了面向单脉冲信号分类的集成特征选择方法. 方法首先混合单脉冲信号的参数特征、统计特征和抽象特征, 然后分别利用5种单一特征选择方法选出各自的最优特征集, 最后利用贪心策略对5种单一方法获取的最优特征集进行集成筛选, 获取最优集成特征集. 实验表明, 最优特征集合既包含统计特征也包含抽象特征. 在相同特征数量下, 利用集成特征选择比单一特征选择能获得更高的模型精度, 可使F1值最高提升1.8\%. 在海量数据背景下, 集成特征选择对减少特征数量、提升分类性能和加快数据处理速度具有重要作用.
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-12-19 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 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。本文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米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RFI信号和脉冲星信号,消除射频干扰信号。本文方法在干扰信 号消除、射电信号保留及信噪比方面均取得良好效果。