射电宁静天空保护进展

射电天文业务(radio astronomy service,RAS)通过探测来自宇宙的无线电信号开展天文研究。由于射电望远镜的高灵敏度,极易受到来自望远镜本身的电磁辐射,及移动通信业务和卫星业务等主动无线电业务射频干扰(radio frequency interference,RFI)的影响,因此保护射电宁静天空是支撑射电天文观测研究取得科学成果的重要基础。近期,国内射电天文设施发展迅速,如500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)已取得众多突出成果,新疆奇台110 m射电望远镜正在建设等。与此同时,主动无线电业务的快速增加,导致国内射电望远镜无线电环境逐渐恶化。为保护RAS所需的射电宁静天空,国内开展了相关的技术研究,并采取了频谱管理措施,如射电望远镜电磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)技术研发、评估RAS与主动无线电业务的兼容性、在射电望远镜周边设立电磁波宁静区(radio quiet zone,RQZ)、参与国际与国内频谱管理协调等,本文进行了总结陈述。这些工作,有效地保护了国内射电望远镜周边的电磁环境。

一种基于压缩感知框架的射电天文图像复原算法

射电天文图像去卷积是射电天文学中的一项关键数据处理技术,其主要目标是去除天空图像中由天文观测仪器引入的效应,从而复原原始的天空图像.射电望远镜阵列采用稀疏干涉阵列,成像原理与光学望远镜有所不同.如果UV空间中的采样点不足够密集,将会导致在图像重建时无法获得足够高分辨率的信息,传统的射电天文图像重建算法未能根本解决UV空间欠采样的问题.本文基于压缩感知理论框架,并结合射电天文图像稀疏性的先验知识,研究了一种新的射电天文图像去卷积算法,该算法将脏图的去卷积过程转化为一个旨在求解全局最小化的凸优化问题,即基于IUWT-CS的射电干涉图像重建算法.为了评估该算法的重建性能,研究使用了射电天文学仿真软件包OSKAR对SKA1-low射电望远镜阵列进行模拟观测,并对观测得到的点源和扩展射电源进行了去卷积处理.实验结果表明,与HOGBOM-CLEAN,MS-CLEAN和IUWT-FISTA方法相比,IUWT-CS方法显著提高了射电图像的重建质量,实现了更加精细的去噪和复原效果.

同时揭秘暗物质与第一代星系性质的21厘米森林探针

宇宙在大爆炸之后迅速膨胀、冷却,大约在宇宙年龄38万年(红移约1100)时,质子与电子复合形成氢原子.从那时起,直至第一代恒星和星系形成(理论估计宇宙年龄约1亿年,红移~30)的这一时期被称为宇宙的“黑暗时代”(dark ages).黑暗时代的宇宙没有可观测天体,但在万有引力的作用下,宇宙原初的密度扰动开始增长并形成最早的结构.