磁场对恒星结构演化的影响

近年来人们发现磁场对恒星结构和演化有着重要的影响。本文简述了磁场产生的发电机原理,即恒星对流区的α-Ω发电机和辐射平衡区Tayler-spruit磁场发电机。Maeder&Meynet(2005)根据Tayler-spruit磁场发电机研究了磁场对恒星结构和演化产生的影响。他们发现磁场极大地增加恒星内部各层之间的耦合,使得恒星内部为接近刚性转动,而无磁场的恒星其内部为高度的较差自转。同时有磁场的恒星模型其表面有较高的N,He等元素增丰,同时带来C,O元素的消耗。磁场还引起恒星内部子午环流,剪切湍流等物理过程的变化。

转动效应对恒星热力学结构与演化的影响研究

转动效应对恒星结构与演化的两大方面的影响体现在动力学效应和元素混合上.本文利用国际MESA程序,研究了转动效应对20 M_⊙恒星在主序阶段热力学结构的影响.发现转动的动力学效应能使恒星中心温度变低,减少了恒星表面的不透明度,中心平均分子量和表面熵.由于动力学效应对恒星热结构的调整,降低了恒星的氢燃烧率,恒星向低温和低光度端演化.转动的元素混合效应减小了恒星的中心温度、密度、压强、紧密度、表面不透明度和平均分子量,使恒星表面氦元素、氮元素明显超丰,中心燃烧核区域变大,延长恒星在主序阶段的寿命.

基于深度信念网络的天体光谱自动分类研究

把深度信念网络应用于天体光谱的分类.首先,使用小波变换对光谱数据进行降噪预处理,其次,采用PCA对光谱数据进行特征值提取降维,然后建立深度信念网络模型并构造分类器,最后使用该分类器对美国斯隆巡天项目的天体光谱数据进行激变变星的分类研究,并与受限波尔兹曼机网络进行了对比研究.由于深度信念网络对数据有深层次的学习能力,采用深度信念网络对天体光谱进行分类有一定优势.实验结果证明了分类方法的有效性.

云南暗弱天体光谱及成像仪长缝光谱研究

云南暗弱天体光谱及成像仪(Yunnan Faint-Object Spectrograph and Camera,YFOSC)是一台能够快速切换工作模式,进行天文成像及光谱观测的仪器。其中长缝光谱作为该仪器的主要光谱观测模式广泛应用于点源以及面源的分光测量研究。通过测量该模式下YFOSC系统的波长响应曲线,各块光栅的波长范围,并对定标灯谱进行波长证认,同时在考虑大气吸收以及望远镜效率的情况下给出了曝光时间曲线,为观测者更好地使用该仪器提供参考。最后以近期拍摄的一条超新星光谱为例,介绍长缝光谱模式的实际观测能力。

基于蜂窝网结构的多目标自动辨识定位方法

针对移动蜂窝网对多目标难以检测识别且定位精度不高的问题,提出一种基于蜂窝网结构的多目标自动辨识定位方法。首先,根据对监测区域内目标源的多次定位结果方差来判别是否有多目标存在;其次,采用k-means无监督学习对定位点进行聚类,由于k-means算法的最优簇数难以确定,因此提出了一种基于波束分辨率的k值裂变算法来确定k值,并确定聚类中心;最后,为了提高接收信号的信噪比,通过各聚类中心确定波束方向,再使用基于线性约束的窄带波束形成器依次接收不同波束方向信号,分别对各目标源进行到达时间差定位。仿真结果表明,对于解决多目标定位问题,相对于时延估计算法和概率假设密度(PHD)滤波器算法,所提多目标自动辨识定位方法能够提高接收信号约10 dB的信噪比,对应的时延估计误差的克拉美罗下界能够下降约67%,定位精度相对误差可提高10个百分点以上,而且算法简洁有效,各次定位相对独立,具有较高的效率和较好的稳定性。

临界转动恒星Achernar的斜压结构与引力昏暗的精细研究

转动和潮汐效应是影响恒星结构和演化的非常重要的物理因素.根据对Achernar的观测数据,用扰动理论推导了临界转动恒星Achernar分别作为单星和双星的斜压结构的特征,给出Achernar等压面上的密度等物理量的分布.利用考虑转动和潮汐及形变效应的单、双星模型研究了Achernar的引力昏暗现象.结果表明正剪切增强离心力、减小赤道的重力加速度和温度,反剪切结果则与之相反.反剪切和刚性转动情况并不符合对Achernar的引力昏暗观测结果.发现转动双星模型比单星模型虽更符合Achernar赤道和极半径之比的观测值,但理论计算的角速度比观测值小.对比理论计算和观测结果发现,当Achernar的自转角速度为4 65 10^(-5)s^(-1),正剪切率?/?_s为0.7851时,Achernar的极点温度为16041 K,赤道温度为12073 K.所有理论计算与观测值的相对误差不超过7%.

高能天体物理中关于小尺度无序磁场的若干物理过程

小尺度无序磁场普遍存在于高能天体的爆发过程中。在明确了小尺度的物理条件后,详细描述了近年来国际高能天体物理研究领域中和小尺度无序磁场相关的湍流、激波、等离子体不稳定性和磁重联等前沿问题,并相应介绍与小尺度无序磁场相关的粒子加速和辐射过程的最新进展。介绍的内容主要是基于流体或磁流体计算机数值实验得到的结果,对部分计算程序也做了简单介绍。最后,提出在这一领域开展研究工作的一些建议。

I型X射线暴多峰结构的研究进展

I型X射线暴(热核暴)是发生在小质量X射线中子星双星系统中X射线波段流量突然大幅度增加的一种高能现象。在热核闪模型下,此现象被认为主要由中子星表面热核不稳定燃烧主要引起的。典型X射线暴的光变曲线呈现快速上升(1~5 s)、幂指数下降(10~100 s)的单峰结构。随着X射线暴样本的增加,在观测上出现了一类多峰结构的热核暴。在现有的115个暴源中,至少6个暴源有此类多峰结构暴。通过研究多峰暴的观测性质,发现多峰暴只出现在极少数不同类型不同吸积状态的暴源中,其中大部分多峰暴的峰值流量小于爱丁顿极限,除少数多峰暴呈三峰结构以外,大部分多峰暴是双峰结构,并且双峰暴的两峰值相对强弱没有固定规律,暴频振荡在多峰暴当中的出现也无明显规律性。针对这些观测现象,总结了关于多峰暴的多个理论解释。

行星大样本演化的研究进展

随着系外行星观测样本的大量积累,大样本演化方法作为天体物理的重要方法,继在恒星物理中广泛应用后,在行星统计特征的研究中开始变得更加重要。行星大样本演化方法就是通过简化的行星形成演化模型,对大量初始条件(原行星盘参数)和边界条件(星周环境)同时进行模拟,给出行星的各种统计性质,并直接与观测上的行星样本统计特征做比较。该方法对于限制行星形成和演化的理论模型具有重要意义。对行星大样本演化模型进行概述,简要介绍了行星大样本演化的主要统计结果和最新进展,并对其未来发展作出了展望。

存在非同步转动的双星演化模型

通过计算双星演化中的角动量转移,研究了潮汐作用下双星系统自转与公转周期的变化以及潮汐作用对双星演化的影响.结果表明,密近双星系统在主序演化时,潮汐摩擦会在较短的时间内使自转与公转达到比较接近的状态,此后经过一个较长时间的调整才能使自转与公转达到同步转动.物质交换阶段开始后,半相接双星系统更容易出现非同步转动,而相接双星系统物质交换很难破坏系统的同步状态.同时比较了非同步双星模型与同步双星模型演化曲线在赫罗图上的不同,结果表明非同步模型在物质交换阶段主星演化曲线向赫罗图光度和有效温度高的方向移动.最后通过对统计的观测数据进行分析后发现,采用该模型可以解释观测上双星超过潮汐锁定时标后仍然存在非同步转动的现象.

对59个北天EGO天体方向上的分子云^(12)COJ=2-1和J=3-2频谱观测研究

为了研究有大质量恒星形成的分子云与其它分子云之间的差异,对北天的59个作为大质量恒星形成区的Spitzer延展绿色天体(Extended Green Objects,简称EGOs)视线方向进行了分子云^(12)CO J=2-1和J=3-2频谱观测,并与文献中对同一批天体方向观测得到的^(12)CO J=1-0频谱数据合并进行分析.对与EGO天体成协的分子云(简称EGO分子云)和其它non-EGO分子云进行了CO多跃迁谱线强度和宽度的统计比较分析.在数据统计的基础上,讨论了这两类分子云的气体温度分布、密度分布、速度场分布对观测数据统计特征的影响.分析结果表明,直接决定是否有大质量恒星形成的关键因素可能并不是巨分子云的质量是否足够大,而是巨分子云的引力塌缩程度足否充分(即分子云团块的体积填充因子是否足够大).

中国虚拟天文台的核心功能需求调查分析

经过十余年的不断建设和发展,中国虚拟天文台(China-VO)已成为支撑天文学观测、研究、教学的重要技术和资源平台。随着多信使天文学和时域天文学时代的到来,虚拟天文台也需要升级自身的核心能力,给天文工作者提供更精准的服务和技术支撑。为此,中国虚拟天文台团队结合天文学的发展方向和信息技术发展趋势梳理了一份核心技术需求清单,并以问卷的形式针对领域内专家和用户开展了调研。通过对调研结果的统计分析,中国虚拟天文台团队明确了未来一段时期的主要努力方向和目标,计划采用平台化开发模式,并开放第三方开发接口,以吸引更多感兴趣的开发者基于虚拟天文台资源做出实用的工具,更好地实现资源与技术向服务的快速转换。

金属丰度对球状星团动力学演化的影响

动力学过程和恒星演化及二者的互相影响都会对球状星团的演化产生重要影响.由于金属丰度会影响恒星的演化轨迹,与之相伴随的恒星质量损失率的变化也会对球状星团的动力学过程造成影响.通过一系列N体模拟研究金属丰度对球状星团的质量损失率、半径等的影响,并分析其原因,同时研究了大质量恒星以及星团初始数密度分布的影响.模拟中采用的球状星团模型初始成员星数目N=50000,运行于类银河系的引力势中并考虑成员星的演化.结果显示,由于低金属丰度恒星拥有较快的演化时标,所以贫金属球状星团在早期会拥有较高的质量损失,但与此同时它们的核塌缩时间会比后者显著推迟,因此在核塌缩之后其质量损失会被富金属星团反超.另外由于大质量恒星演化导致的质量损失较大,所以大质量星的存在会使金属丰度更加显著地影响球状星团早期的扩张以及随后的核塌缩过程,同时星团的初始数密度分布也对该效应有着不可忽视的影响.

双星对早型星系化学演化和冷却函数的影响

通过星族合成方法发现:在星系参数拟合计算中,相比于单星星族,双星星族可以得到更大的年龄和更高的金属丰度,但双星如何影响星系演化仍不清楚.另外,对于早型星系存在的紫外超现象,目前存在两种主流的解释,一种是有年轻的星族形成,另一种是由双星星族中产生的高温天体引起,但具体哪一种形成机制仍不确定.计算了双星演化抛入星际介质的元素,结合星系化学演化模型和MAPPINGS III程序,研究了双星星族对早型星系气体冷却以及星系演化影响.结果显示,相比于单星演化,双星演化使得抛出的物质和金属丰度增加.另外,得到了早型星系紫外超两种机制下,抛入星际介质的各种元素丰度,发现一些元素的丰度比是不同的,这就意味着,这两种机制可以利用元素丰度比和平均金属丰度进一步认证.同时也计算了两种机制下星系的冷却函数,发现双星机制下的冷却更加有效.

基于暗通道先验去雾的SDSS图像去噪研究

美国的斯隆数字巡天(sloan digital sky survey,SDSS)于2000年开始正式的巡天观测,目前已经产生了海量的光谱和图像数据,但受仪器设备本身和观测条件的影响可能会出现观测数据细节模糊或损失等问题.在进行后续数据分析和挖掘之前,对观测图像进行去噪处理是一个非常必要的步骤.基于此,将暗通道先验(dark channel prior,DCP)去雾算法应用于SDSS测光图像的去噪处理中,并与B2U方法进行对比分析.结果表明:与B2U方法相比,DCP算法去噪效果在峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)上提高了7.98 dB,结构相似性(structural similari⁃ty,SSIM)上提高了7%.

黑洞X射线双星中X射线反射成分的研究进展

反射是研究黑洞X射线双星的一个重要工具,有助于理解强引力场中所独有的许多物理过程。综合了观测和理论方面的研究,探讨了黑洞X射线双星中X射线反射成分的最新进展:(1)介绍了反射成分的相关物理过程和能谱形态特征;(2)回顾了近年来在黑洞X射线双星不同能谱态中发现的反射成分及其特征;(3)回顾了反射模型的发展历史,并着重介绍了现有的反射模型,其中特别关注了最近发展起来的relxill模型;(4)探究了反射成分研究中的一些难点和挑战,例如吸积盘厚度和冕区性质的不确定性;(5)对未来黑洞X射线双星反射成分的研究进行了展望。

天语计划——寻找第二个太阳系及探索动态宇宙

像木星和土星这样的冷巨行星对类地行星的形成和宜居性起到了关键作用,因此,对像太阳系这样具有多个冷巨行星的系统的搜寻具有重要意义.Kepler以及TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite)太空望远镜成功地通过凌星的方法发现了大量短周期行星,然而这些巡天项目的观测基线不足以发现更长周期的行星.为此,天语计划将部署两台1m望远镜(天语一号和天语二号),用于结合天语和其他计划的数据通过凌星法来发现冷巨行星及其他行星,并最终发现类太阳系.天语一号具有约10平方度的视场以及高速CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor)科学相机,将对超过1000万颗恒星每小时进行一次高精度测光采样,并通过天语二号的多波段测光、光谱仪以及高分辨率成像对天语一号发现的候选行星进行确认.天语望远镜将放置于海拔约4000m的中国青海冷湖,是目前中国境内最好观测台址之一.天语对亮于14等星的测光精度为0.1%,对亮于18等星的测光精度优于1%,天语预计在5yr内将在类太阳周期发现超过300颗凌星行星,其中包括约17颗冷巨行星.基于系统轨道共面以及孪生地球发生率为10%的假设,天语预计将发现1-2个类太阳系,并可被未来的地球2.0计划所证实.此外,天语还将通过多种巡天观测模式测量从亚秒到周时标的光变,探测不同时标的时域现象,包括超新星早期光变、稀有变星和双星、潮汐瓦解事件、Be星、彗星活动以及系外小行星等.这些发现不仅将深化我们对宇宙的理解,还将为公众科学和科普提供重要平台.

基于FPN-ViT的星系形态分类研究

随着人工智能技术的发展,利用深度学习方法进行星系形态分类研究取得了较大进展,但在分类精度、自动化及其星系的空间特征表示上仍然存在不足之处.Vision Transformer(ViT)模型目前在星系形态分类上具有较好的鲁棒性,但是在处理多尺度图像时存在一定的局限性,因此提出将特征金字塔(Feature Pyramid Networks,FPN)引入ViT模型(FPN-ViT)中进行星系形态的分类研究中.结果表明:基于FPN-ViT模型进行星系形态分类的平均准确率、精确率、召回率以及F1分数等各项评估指标均在95%以上,与传统的ViT模型相比各项指标均有一定程度的提升.同时,在原始星系图像中加入不同程度的高斯噪声和椒盐噪声,验证FPN-ViT模型对低信噪比数据也能获得较好的分类性能.此外,为了对模型进行综合评估,采用t分布随机邻接嵌入(t-distributed Stohastic Neighbor Embedding,t-SNE)算法对分类结果进行了可视化分析,能够更加直接地看出FPN-ViT模型对于星系形态分类的效果.因此,将FPN网络应用于ViT模型对星系形态的分类研究中是一种全新尝试,对后续研究具有重要意义.

基于LAMOST DR8光谱搜寻白矮星

白矮星是中小质量恒星演化末期残留的简并内核,是宇宙中绝大多数恒星的演化归宿。白矮星的大样本观测性质不仅可以为恒星演化理论提供检验与约束,还可以被用于研究银河系的形成历史与演化。结合Gaia的高精度测光和周年视差数据,在LAMOST第八次数据发布(DR8)低分辨率光谱数据中搜寻白矮星。通过使用模版匹配的方法,在LAMOST DR8中共找到4692颗白矮星和85颗激变变星,其中2876个目标在之前的工作中已经被证认为白矮星,1854个目标为首次在LAMOST中发现的白矮星。目视确认后对白矮星光谱型进行了详细的分类。经过对比,该白矮星样本的完备性为80%,分类的准确性达到99%,最终得到的LAMOST白矮星很好地反映不同类型的白矮星在Gaia CMD图上的分布。

丽江天文观测站全天相机介绍

全天相机作为一个对天文观测台站全天云量信息进行监视的工具,对天文观测的正常进行发挥着重要的作用,目前世界上主要天文台均配备有全天相机,为了满足对全天云量信息进行实时监视的需求,丽江天文观测站正式安装架设了一套全天相机系统。从硬件安装架设、软件调试到实际测试等方面,详细介绍了全天相机系统的设计方案以及遇到的问题,讨论了对问题的解决措施,重点介绍了根据天光亮度数值调整相机曝光时间的方法,这也是主要创新与特色之处。