第三讲脉冲星观测技术

LV 0996 Informationswirtschaft 3 (SS 2004)Verwendung von objektorientiertenMetriken zur Vorhersage13. Mai 2004Folien im Internet abrufbar unter http://metrik.platinic.net

二 、 脉 冲 星 的 观 测 研 究1, 巡 天 发 现 脉 冲 星 ( 包 括 银 道 面 巡 天 、 球 状 星 团 巡查 和 特 殊 区 域 或 对 象 巡 查 )2, 脉 冲 星 脉 冲 到 达 时 间 的 观 测 ( 包 括 周 期 特 性 、 位置 、 自 行 等 )3, 脉 冲 星 辐 射 特 性 的 观 测 ( 包 括 脉 冲 特 性 、 频 谱 、偏 振 等 )

三 、 提 高 灵 敏 度 的 方 法 之 一 : 大 型 天 线大 型 天 线加 工 精 度 1/20 波 长 ( 毫 米 波 )馈 源 及 支 架 遮 挡 (GBT)自 重 变 形 ( 主 动 反 射 面 GBT 和 FAST)视 场 和 可 观 测 天 区 范 围 (Arecibo 和 FAST)• 提 高 面 板 表 面 的 精 度 : 紫 台 13.7 米 ,2008 年 望 远镜 完 成 建 立 温 度 自 适 应 副 面 调 焦 系 统 , 对 天 线 主 面面 板 除 尘 清 洁 。

大 型 单 天 线 射 电 望 远 镜 浏 览• 美 国 Arecibo 305 米 射 电 望 远 镜• 美 国 GBT100×110 米 射 电 望 远 镜• 德 国 Bonn 100 米 射 电 望 远 镜• 英 国 Jodrell Bank76 米 射 电 望 远 镜• 澳 大 利 亚 Parkes64 米 射 电 望 远 镜• 中 国 500 米 射 电 望 远 镜

国 内 外 均 对 贵 州 500 米 射 电 望 远 镜发 现 脉 冲 星 以 很 高 的 期 望 , 估 计 能 发 现 超过 现 今 的 几 十 年 发 现 的 总 和 。

四 、 提 高 灵 敏 度 方 法 之 二 -- 消 色 散 技 术1, 星 际 介 质 的 色 散在 银 河 系 恒 星 之 间 空 空 荡 荡 , 但 仍 然 有 着 各种 各 样 的 物 质 。 星 际 介 质 成 分 包 括 中 性 氢 、 电离 氢 、 氦 气 、 微 量 的 轻 元 素 原 子 和 微 小 的 固 体粒 子 。射 电 源 的 无 线 电 波 在 星 际 空 间 中 传 播 , 必 然要 受 到 星 际 介 质 的 影 响 。 其 中 , 自 由 电 子 的 影响 最 大 。

消 色 散 技 术 是 脉 冲 星 观 测 的 核 心 技 术Smin=C(TG Nsyspt+ TintΔskyν)WP −W• 灵 敏 度 强 烈 地 依 赖 于 接 收 机 的 频 带 宽 度 。 频 带宽 了 , 脉 冲 轮 廓 展 宽 了 , 导 致 形 状 变 化 , 甚 至使 脉 冲 消 失 (W=P)。 观 测 到 的 脉 冲 宽 度 为 :2202samp2DMW = W + t + t +t2scatt

2 2 2 2W = W0+ tsamp+ tDM+t2scatt观 测 到 的 脉 冲 宽 度 增 加 了 采 样 误 差 、 色 散 延 时 展 宽及 散 射 延 时 展 宽 。 延 时 是 指 相 对 于 真 空 中 的 传 播 导 致的 延 时 。tDM=4.15×103DMν2MHz(s)tscatt=3.5⎛ DM ⎞ ⎛ 4001000 ⎟ ⎞⎜ ⎟⎜⎝ ⎠ ⎝νMHz ⎠4(s)频 率 比 较 高 时 散 射 延 时 展 宽 比 较 小 , 主 要 是 色 散 影 响

无 线 电 波 在 星 际 介 质 中 的 群 速群 速 (2 2V = c 1−) ω1 2gω p等 离 子 体 频 率2ω = 4πn e /p em• 对 一 个 连 续 的 信 号 群 速 的 减 小 不 可 能 测量 出 来 的 。• 对 脉 冲 信 号 就 能 够 测 量 。 测 量 不 同 频率 的 脉 冲 到 达 时 间 的 延 迟 。

ωω2 2p• 从 群 速 公 式 出 发 可 以 推 出 如 下 公 式 :2e ⎛ 1 1 ⎞t2− t1=×mc⎜ − ⎟ 2 22π⎝ ω2ω1⎠DMDMd= ∫0nedl≈ne⋅ dDM 为 色 散 量 , 是 一 个 观 测 量 , 单 位 是秒 差 距 / 立 方 厘 米

接 收 机 带 宽 的 上 限 公 式Bi=ν3MHz38.3×10DMτ( s)频 率 、 脉 冲 宽 度 及 距 离 的 函 数 。18 厘 米 消 色散 系 统 的 单 通 道 带 宽 是 2.5MHz, 当 DM=100 时时 延 0.5ms。13 厘 米 时 ,8MHz 带 宽 ,DM=100 时 时 延0.5ms。

色 散 影 响 举 例 : 蟹 状 星 云 脉 冲 星• 接 收 机 中 心 频 率 为 232 兆 赫 , 带 宽 1 兆 赫 , 频 率低 端 相 对 于 高 端 的 时 间 延 迟 将 达 39.4 毫 秒• 脉 冲 星 周 期 33 毫 秒 。 色 散 延 迟 超 过 周 期 , 脉 冲被 平 滑 。• 只 容 许 33kHz 频 带 宽 度 。 这 成 为 脉 冲 星 观 测 的一 个 重 要 障 碍 。• 低 频 观 测 色 散 效 应 严 重 !

2, 滤 波 式 多 通 道 消 色 散 接 收 机滤 波 式 消 色 散 的 办 法 是 把 接 收 机 总 通 频 带 分 成许 多 窄 带 , 每 一 个 窄 带 的 带 宽 小 于 可 允 许 的 带 宽上 限 。 计 算 出 各 窄 带 之 间 的 相 对 时 间 差 , 消 色 散就 是 把 各 个 频 率 通 道 的 结 果 补 偿 各 自 对 第 一 个通 道 的 时 间 延 迟 后 再 加 起 来 。乌 站 1999 年 的 消 色 散 系 统 是 2×128×2.5MHz,每 一 路 的 总 带 宽 为 320MHz, 比 单 通 道 单 极 化 情 况的 灵 敏 度 提 高 了 16 倍 。

纵 坐 标 : 频 率 通 道 数横 坐 标 : 到 达 时 间( 用 周 期 表 示 )图 : PSR1641-45 的观 测 结 果高 频 信 号 先 到 达

流 量 密 度脉 冲 径 度υ1(Δυ)υ2(Δυ)ISMυ3(Δυ)Δfυ4(Δυ)消 色 散υn(Δυ)观 测 带 宽 :Δf通 道 带 宽 :Δυ流 量 密 度脉 冲 径 度通 道 数 :n = Δf /Δυ

多 通 道 消 色 散 优 缺 点• 优 点 : 技 术 成 熟 、 相 对 便 宜 、 可 靠 性 强 。• 缺 点 : 观 测 的 时 间 分 辨 率 受 到 限 制 , 因 为 它 和子 通 道 频 带 宽 度 成 反 比 ;• 每 个 子 通 道 频 带 宽 度 内 的 色 散 没 有 被 消 除 , 残存 的 色 散 展 宽 影 响 观 测 的 精 度 。 不 适 合 特 短 周期 或 特 大 色 散 量 的 脉 冲 星 的 观 测 。• 各 通 道 的 增 益 、 通 带 带 宽 和 形 状 差 别 很 大 , 还随 时 间 有 变 化 。

2, 数 字 非 连 续 消 色 散 技 术• 将 观 测 频 段 基 带 混 频 ( 如 0~1024MHz)观 测 带 宽 BMHz, 采 样 2BMb/s; 共 N 个 采 样 点• 对 观 测 数 据 分 组 , 进 行 快 速 傅 立 叶 变 换 ; 做 m个 通 道 ( 如 8192) 的 软 件 模 拟 数 字 式 滤 波 器 组 ;每 通 道 宽 δf=B/m (~0.125MHz);• 对 m 通 道 ,N/m 组 频 谱 数 据 进 行 消 色 散 处 理新 产 生 的 消 色 散 平 移 后 的 m 通 道 数 据 ;• 再 做 快 速 FFT, 得 到 消 色 散 后 的 时 域 数 列 ,折 叠 后 获 得 消 色 散 的 脉 冲 轮 廓 。

澳 大 利 亚 ATNFPDFB( 脉 冲 星 数 字 式 滤 波 器 组 )• 总 带 宽 :8、16、32、64、128、256、512、1024MHz 等 情 况 ( 国 台 为 512MHz; 乌 站 为1024MHz);• 通 道 数 :8192;• 每 一 个 通 道 的 带 宽 可 以 非 常 小• 可 以 进 行 脉 冲 星 消 色 散 , 也 可 以 进 行 谱 线 观 测

数 字 非 连 续 消 色 散 技 术 优 缺 点• 优 点 :单 通 道 可 以 很 窄 ;通 道 频 宽 是 可 根 据 需 要 进 行 调 整 ;避 免 多 通 道 消 色 散 各 通 道 的 增 益 、 通 带 带 宽 和形 状 差 别 很 大 的 问 题 。• 缺 点 :相 对 复 杂 和 昂 贵 。

3, 相 干 消 色 散• 星 际 介 质 对 无 线 电 波 的 色 散 作 用 实 际 上 相 当 于无 线 电 波 经 过 了 一 个 具 有 星 际 介 质 传 输 函 数 的滤 波 器 。• 如 果 将 观 测 信 号 通 过 一 个 具 有 星 际 介 质 传 输 函数 反 函 数 的 滤 波 器 , 就 可 以 消 除 信 号 中 星 际 介质 的 色 散 效 应 。 可 以 通 过 硬 件 实 现 也 可 以 通 过软 件 实 现 。 是 检 波 前 消 除 技 术 , 保 持 了 所 处 理的 观 测 信 号 的 相 位 关 系 。

• 相 干 消 色 散 过 程 可 以 简 述 为 : 对 观 测 信 号 采 样 ,获 得 海 量 数 据 ; 对 采 样 数 据 作 傅 立 叶 变 换 , 变换 结 果 乘 星 际 介 质 chirp 函 数 , 再 反 傅 立 叶 变换 回 到 时 域 得 到 消 色 散 的 时 域 信 号 。 处 理 的 计算 量 非 常 巨 大 。• 整 个 系 统 分 为 三 个 单 元 : 资 料 获 得 单 元 , 数 据传 输 单 元 , 并 行 处 理 计 算 机 群 单 元 。

接 收 机相 干 消 色 散 接 收 机s(t)=i(t) * h(t)ISMh(t)i(t)基 带 混 频高 速 采 样时 域宽 带干 扰消 除FFT窄 带干 扰消 除频域S(ν)·chirp(ν)软 件 消 色 散逆 FFT时 域折叠并 行 处 理 机 群i(t)平 均 轮 廓

相 干 消 色 散 技 术 的 优 点• 可 以 实 现 很 高 的 时 间 分 辨 率 。 理 论 上 的 时 间 分辨 率 只 受 到 观 测 带 宽 的 限 制 , 是 观 测 带 宽 分 之一 。 实 际 的 限 制 是 采 样 速 度 , 它 决 定 观 测 带宽 , 因 为 对 观 测 带 宽 需 进 行 Nyquist 采 样 以 避免 频 谱 混 叠 (aliasing)。• 减 少 损 耗 , 能 使 灵 敏 度 比 采 用 多 通 道 消 色 散 技术 高 出 约 2 倍 ;• 具 有 很 强 的 消 干 扰 能 力 。

乌 站 和 国 台 相 干 消 色 散 系 统• 乌 站 相 干 消 色 散 系 统 于 2006 年 实 验 完 成 , 频 带宽 度 为 30MHz。 带 宽 选 择 30MHz 是 准 备 用 于 频 率比 较 低 的 327 和 610MHz 上 的 。1500MHz 的 观 测 需要 带 宽 大 于 300MHz。 正 在 研 制 这 两 个 频 道 的 接收 机 系 统 , 尚 未 进 行 实 际 观 测 。( 参 见 艾 力 博士 论 文 )• 国 台 相 干 消 色 散 系 统 于 2010 年 完 成 , 频 带 宽 度为 25MHz。( 参 见 金 乘 进 验 收 报 告 )

相 干 消 色 散 接 收 机非 相 干 vs. 相 干 消 色 散• 相 干 消 色 散彻 底 消 除 色 散对 信 号 的 影 响, 提 高 观 测 精度 和 灵 敏 度 !

消 色 散 技 术 使 接 收 机 频 带 宽 度大 大 增 加 , 提 高 了 灵 敏 度• 乌 站 25 米 射 电 望 远 镜 最 初 采 用 单 频 率 通 道 观 测脉 冲 星 ;• 1999 年 采 用 消 色 散 技 术 :2×128×2.5MHz, 频宽 增 加 128 倍 , 灵 敏 度 提 高 11 倍 多 ;• 2008 年 采 用 数 字 式 消 色 散 系 统 , 频 宽 达 到1000MHz, 比 单 通 道 的 2.5MHZ 增 加 400 倍 , 灵 敏度 提 高 20 倍 。 相 当 于 , 天 线 面 积 增 加 了 20 倍 ,相 当 于 超 过 100 米 口 径 的 射 电 望 远 镜 。

五 、 前 置 放 大 器 的 噪 声Smin=C(TG Nsyspt+ TintskyΔν)WP −W噪 声 来 源 : 接 收 系 统 噪 声 和 银 河 系 背 景 噪 声 。实 际 上 , 还 应 包 括 环 境 噪 声 , 环 境 的 电 磁 干 扰 将导 致 无 法 观 测 。 主 要 依 赖 台 址 的 选 择 , 其 次 是 防干 扰 和 抗 干 扰 措 施 。

1、 天 空 背 景 噪 声• 主 要 来 自 银 河 系 背 景 射 电 辐 射 , 很 强 , 特 别 是银 道 面 , 银 心 方 向 更 厉 害 。 实 际 上 比 背 景 辐 射 更弱 的 脉 冲 星 是 观 不 到 的 , 最 终 决 定 了 灵 敏 度 。• 脉 冲 星 辐 射 是 幂 律 谱 ( 平 均 -1.5), 低 频 比 高频 段 强 得 多 , 但 是 银 河 系 背 景 辐 射 是 更 陡 幂 律 谱( 平 均 -2.6)。327MHz 的 背 景 辐 射 约 300k;1.5GHz约 5k, 毫 米 波 , 接 近 0 K。

系 统 噪 声 包 括 接 收 机 、 馈 源 、 天 线 等 。 接 收放 大 系 统 第 一 级 最 重 要Te2, 系 统 噪 声T −1 T −1 T −1G GG GG G −2 3n= T1+ + + L+1 1 2 1 2Ln 1第 一 级 采 用 低 噪 声 放 大 :• 米 波 : 一 般 低 噪 声 线 路 ( 上 海 天 文 台 )• 厘 米 波 : 致 冷 放 大 器 ( 乌 站 和 国 台 )• 毫 米 波 : 超 导 接 收 机 ( 紫 金 山 天 文 台 )其 原 因 是 适 应 银 河 系 背 景 噪 声 情 况 。

国 台 自 主 研 制 L 波 段 脉 冲 星 接 收 系 统L 波 段 (1.2-1.8GHz), 带 宽 500MHz由 馈 源 、 极 化 器 、 低 噪 声 放 大 器 和 制 冷 系 统 组 成接 收 机 噪 声 温 度 20K数 字 式 消 色 散 系 统 (500MHz 带 宽 )相 干 消 色 散 系 统 (25MHz 带 宽 )

1.3 厘 米 接 收 机乌 站 于 2007 年 首 次 在 国 内研 制 世 界 上 先 进 的 厘 米 波段 双 极 化 制 冷 接 收 机经 过 对 低 温 制 冷 系 统 的 初步 测 试 , 杜 瓦 漏 率 和 制 冷曲 线 等 参 数 指 标 均 达 到 设计 预 期眼 下 —— 射 频 与 中 频 系 统 、定 标 系 统 等

85-115GHz 超 导 SIS 接 收 机 系 统• 超 导 接 收 机 ( 核 心 部 件 SIS 混 频 器 , 需 4K 工 作 环 境 )• 4-K 制 冷 系 统 ( 杜 瓦 、 制 冷 机 、 真 空 泵 等 )• 准 光 系 统 ( 透 镜 、 平 面 镜 、 椭 球 镜 等 ; 天 线 副 面 到接 收 机 喇 叭 的 偶 合 )• 锁 相 本 振 系 统 ( 为 SIS 混 频 器 提 供 稳 定 的 本 地 参 考信 号 )

系 统 噪 声 及 观 测 结 果 对 比T sys(K)24022020018016014012010080604020098 100 102 104 106 108 110 112 114LO Frequency (GHz)典 型 系 统 噪 声 温 度 (EL=60 o )SIS 接 收 机信 噪 比 改 善 近 一 个 量 级 !本 振 系 统 更 新解 决 失 锁 频 繁 问 题 , 提 高观 测 效 率半 导 体 Schottky 接 收 机超 导 SIS 接 收 机CO J=1-0, OrionACO J=1-0, OrionA

3, 环 境 噪 声• 国 际 国 内 有 频 率 保 护 , 其 实 并 不 解 决 问 题 , 主要 是 保 护 一 些 谱 线 , 对 于 我 们 要 求 320MHz, 甚 至1GHz, 决 不 可 能 。• 调 频 电 台 、 电 视 、 手 机 以 及 无 线 电 设 备 都 有 影 响 ;• 只 能 到 荒 无 人 烟 的 地 方 寻 找 合 适 的 台 址 。国 内 情 况 : 上 海 佘 山 、 北 京 密 云 、 昆 明 凤 凰 山 、乌 鲁 木 齐 南 山 等 都 在 大 城 市 附 近 。德 令 哈 13.7 米 ; 贵 州 500 米 ; 新 疆 21 厘 米 阵 ; 新 疆80 米 新 址 ; 内 蒙 古 日 像 仪 ; 远 离 城 市 。

贵 州 500 米 ( 建 设 中 )在 射 电 望 远 镜 所 在 处 的 5 千 米 以 内 , 不 允 许 有手 机 信 号 和 其 他 无 线 电 发 射 , 还 要 求 在 150 千 米范 围 内 设 立 “ 协 调 区 ”, 对 无 线 电 环 境 也 有 一 定的 控 制 。贵 州 无 线 电 管 理 局 确 认 , 以 大 窝 凼 为 中 心 ,半 径 5 公 里 范 围 内 严 禁 设 置 任 何 无 线 发 射 设 备 。观 测 条 件 好 , 特 别 难 得 的 米 波 观 测 要 充 分 利用 。

新 疆 21 厘 米 阵 ( 已 建 成 )观 测 波 段 1.5~6 米 范 围 正 是 调 频 广 播 和 电 视 所使 用 的 , 必 须 避 开 。21 厘 米 阵 由 因 此 21 厘 米 天 线 阵 共 有 阵 列 81 组 , 单元 天 线 10287 架 , 等 效 接 收 面 积 达 40000 平 方 米 。台 址 在 新 疆 天 山 乌 拉 斯 台 , 海 拔 2650 米 , 四 周 是3000 米 以 上 的 群 山 环 抱 , 能 阻 挡 外 界 的 无 线 电 波 。生 态 环 境 很 差 , 气 候 寒 冷 , 年 平 均 气 温 零 下 1.7 摄 氏度 , 冬 天 气 温 往 往 在 零 下 摄 氏 20 到 30 度 。

新 疆 80 米 ( 筹 建 中 )国 内 口 径 最 大 的 全 天 可 跟 踪 天 线 。 新 疆 自 治 区 同意 提 供 5000 万 , 加 上 中 科 院 等 提 供 的 经 费 。 新 台 址选 择 奇 台 县 , 比 目 前 的 南 山 站 情 况 要 好 很 多 。太 阳 射 电 日 像 仪 ( 建 设 中 )由 低 频 和 高 频 阵 两 个 系 统 构 成 : 共 100 面 天 线( 口 径 4.5 米 和 2 米 )。 共 82 个 频 率 点 成 像 。 分 辨率 最 低 为 1 角 分 , 最 高 我 1.8 角 秒 。 是 世 界 上 最 先进 的 射 电 日 像 仪 。台 址 选 在 内 蒙 古 正 镶 白 旗 大 草 原 。

五 、 微 弱 信 号 提 取 方 法 -- 按 周 期 折 叠 后 相 加• 现 在 已 发 现 约 2000 颗 脉 冲 星 , 其 中 绝 大 部 分 的流 量 密 度 都 很 弱 ,信 号 远 远 低 于 接 收机 的 噪 声 , 只 有 极少 脉 冲 星 能 够 直 接获 得 单 个 脉 冲 。• 右 图 是 北 天 最 强脉 冲 星 的 单 个 脉 冲观 测 记 录 ( 乌 站 )

五 、 提 取 微 弱 脉 冲 信 号 -- 按 周 期 折 叠 后 相 加• 噪 音 和 信 号 具 有 不 同 的 性 质 , 两 个 强 度 相 同的 信 号 相 加 , 信 号 增 强 2 倍 。 两 个 水 平 相 当 的噪 音 相 加 , 其 强 度 只 增 加 大 约 1.4 倍 。• 把 观 测 记 录 的 数 据 按 周 期 折 叠 后 相 加 就 能 提高 信 号 和 噪 音 的 强 度 比 。 要 求 出 观 测 当 天 的 周期 , 周 期 不 准 不 行 。• 按 周 期 折 叠 相 加 后 所 得 到 的 轮 廓 称 为 平 均 脉冲 , 它 们 的 形 状 保 持 长 期 不 变 。• 获 得 好 的 信 噪 比 , 需 要 比 较 长 时 间 的 观 测 。

六 、 望 远 镜 空 间 分 辨 率 问 题天 文 望 远 镜 的 空 间 分 辨 率θ( 弧 度 )= 1. 22• 脉 冲 星 观 测 不 追 求 空 间 分 辨 率 , 个 别 课 题 , 如 确定 脉 冲 星 的 位 置 , 采 用 综 合 孔 径 和 干 涉 仪 系 统 。• 巡 天 观 测 要 求 空 间 分 辨 率 差 些 , 否 则 一 次 只 能 观测 非 常 小 的 天 区 。 巡 天 太 慢 。• 可 以 分 辨 每 个 方 向 束 中 的 多 个 脉 冲 星 。λD

七 、 巡 天 发 现 新 脉 冲 星1, 脉 冲 星 搜 寻 目 标第 一 是 沿 银 道 面 的 巡 天 , 因 为 人 们 都 相 信 , 脉冲 星 是 在 离 银 道 面 很 近 的 地 方 诞 生 的 。第 二 是 高 银 纬 巡 天 , 脉 冲 星 有 很 多 自 行 速 度 ,可 能 跑 离 银 道 面 。第 二 是 有 目 标 的 搜 寻 ,:球 状 星 团 中 ; 超 新 星 遗 迹 中 ;伽 玛 射 线 源 ; 陡 谱 、 强 偏 振 射 电 源 。

2, 单 波 束 巡 天 和 多 波 束 巡 天• 脉 冲 星 巡 天 有 众 多 未 知 数 :位 置 、 周 期 、 脉 冲 宽 度 、 强 弱 和 色 散 量 。• 位 置 不 知 道 , 只 能 逐 步 进 行 观 测 ,每 次 观 测 只 覆 盖 很 小 的 面 积 , 因 为 天 线 方 向 瓣 更窄 。 每 次 观 测 时 间 只 能 很 短 , 灵 敏 度 不 高 。• 1997 年 澳 英 采 用 多 波 束 巡 天 ,13 个 波 束 同 时 观测 , 观 测 时 间 增 加 , 提 高 了 灵 敏 度 。 比 1988 年 单波 束 巡 天 增 加 了 10 倍 以 上 。

3, 高 频 巡 天• 脉 冲 星 辐 射 和 银 河 系 背 景 都 是 幂 律 谱 。 但 银 河系 比 较 幂 律 谱 更 陡 , 故 在 高 频 可 以 发 现 低 频 观 测不 能 发 现 的 脉 冲 星 。• 星 际 介 质 的 色 散 作 用 : 高 频 段 允 许 采 用 比 较 宽的 频 带 , 消 色 散 的 效 果 更 好 。• 在 脉 冲 星 信 号 传 播 的 路 径 上 可 能 存 在 多 次 散 射 ,这 将 导 致 脉 冲 加 宽 。 但 与 观 测 频 率 的 4 次 方 成 反比 , 高 频 时 影 响 很 小

4, 三 个 搜 索 技 术 :1、 周 期 和 DM 同 时 搜 索 —— 传 统 搜 索 技 术2、Acceleration Searches——搜 寻 密 近 双 星 系 统3、DM 搜 索 —— 搜 寻 射 电 脉 冲 源 ( 事 件 )和 极 端 nulling 脉 冲 星

巡 天 发 现 新 脉 冲 星未 知 : 位 置 、 周 期 、 色 散 量 、 脉 冲 宽 度选 择 一 个 天 区 逐 点 普 查 ;按 周 期 折 叠 要 假 定 周 期 范 围 ;消 色 散 技 术 要 假 定 色 散 量 范 围 ;巡 天 观 测 得 到 一 个 时 间 序 列 的 数 据 流 , 在 进 行富 利 叶 变 换 以 后 , 变 成 为 频 率 序 列 的 数 据 流 , 横坐 标 展 现 以 1/p 为 基 频 以 及 谐 波 频 率 2/p, 3/p,4/p……。

(1)、 周 期 和 DM 同 时 搜 索• 不 知 道 周 期 和 色 散 量 , 绝 大 多 数 脉 冲 星 很 弱 ,信 号 比 噪 声 小 许 多 , 被 掩 盖 在 噪 声 之 中 。 从 数据 流 资 料 无 法 估 计 周 期 。 用 尝 试 各 种 周 期 值 进行 折 叠 以 发 现 周 期 。 只 有 准 确 的 周 期 值 才 能 把微 弱 的 脉 冲 信 号 提 取 出 来 。• 还 可 以 用 傅 立 叶 方 法 找 出 周 期 。

• 由 噪 声 形 成 的 幅 度 很 强 、 密 密 麻 麻 的 频 率 谱线 。但 噪 声 形 成 的 谱 线 不 具 有 谐 波 , 这 是 脉 冲 信 号 和噪 声 完 全 不 同 的 地 方 。• 利 用 这 个 性 质 , 可 以 把 脉 冲 星 的 候 选 频 率 ( 周期 ) 找 出 来 。

DM 搜 索• 知 道 周 期 或 几 个 候 选 周 期 值 后 , 先 进 行 按 周 期折 叠 获 得 平 均 脉 冲 ;• 然 后 选 取 DM 的 范 围 , 按 一 定 的 步 长 选 DM 值 进行 消 色 散 。 当 色 散 量 DM 值 选 对 了 , 平 均 脉 冲的 信 噪 比 大 大 增 加 。• 对 于 没 有 准 确 周 期 的 RRAT, 只 能 对 数 据 流 进行 各 种 dm 值 的 消 色 散 试 验 , 如 果 没 有 发 现 信号 , 可 以 扩 大 DM 的 范 围 , 进 行 消 色 散 试 验 。