目前為止，中國(guó)天眼已經(jīng)找到300余顆脈沖星，那么FAST是如何找到這些脈沖星的呢?下面知秀網(wǎng)小編就為大家?guī)?lái)詳細(xì)的介紹，一起來(lái)看看吧!

一、漂移掃描觀測(cè)

我們知道，F(xiàn)AST可以通過(guò)調(diào)節(jié)饋源倉(cāng)位置和面板形狀來(lái)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡指向，從而觀測(cè)天空中某個(gè)特定的位置。不過(guò)，在FAST建成早期，望遠(yuǎn)鏡的各個(gè)系統(tǒng)還不能很好地運(yùn)行，指向調(diào)節(jié)尚不靈活，所以，科學(xué)家們通常使用一種稱為“漂移掃描”的方式來(lái)進(jìn)行觀測(cè)。

所謂的“漂移掃描”其實(shí)很簡(jiǎn)單，和“守株待兔”的思路有點(diǎn)像。就是望遠(yuǎn)鏡不動(dòng)，比如固定地指向天頂，然后等著天體東升西落，自己運(yùn)動(dòng)到望遠(yuǎn)鏡的視野里面。

使用“漂移掃描”，望遠(yuǎn)鏡只能盯著某個(gè)赤緯，所以只能觀測(cè)到這個(gè)赤緯上的源。隨著時(shí)間的推移，這個(gè)赤緯上的天體就會(huì)依次被望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)到。

那如果我們想看其他赤緯的天體怎么辦?那就得挪望遠(yuǎn)鏡指向，讓它指到其他赤緯上。

通過(guò)“漂移掃描”，我們的FAST不用怎么動(dòng)就能對(duì)天空中不同的位置進(jìn)行掃描。

不過(guò)用這種方式進(jìn)行觀測(cè)有個(gè)不好的地方，就是每次天體經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡視野的時(shí)間很短，對(duì)FAST來(lái)說(shuō)，最長(zhǎng)也就1分鐘不到的時(shí)間。觀測(cè)時(shí)間短，就意味著我們只能看一些比較亮的天體。好在我們的FAST夠大，很多其他望遠(yuǎn)鏡覺(jué)得暗的天體，對(duì)FAST來(lái)說(shuō)都是“比較亮的”。

說(shuō)了這么多，我們要尋找的脈沖星在哪兒呢?

脈沖星在銀河系里面，主要分布在銀盤和球狀星團(tuán)中。FAST在進(jìn)行“漂移掃描”的時(shí)候，是會(huì)“掃”過(guò)銀盤的。我們對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就會(huì)更有希望找出新的脈沖星。

二、脈沖星數(shù)據(jù)

在漂移掃描過(guò)程中，我們需要記錄能夠用來(lái)進(jìn)行脈沖星搜尋的數(shù)據(jù)。這需要滿足兩個(gè)要求：一、足夠高的時(shí)間分辨率;二、一定的頻率分辨率。

一般地講，我們會(huì)周期性地看到脈沖星發(fā)出的脈沖信號(hào)。相鄰兩個(gè)脈沖信號(hào)之間的時(shí)間差，在1.4毫秒到23秒之間不等。而脈沖信號(hào)的寬度，通常只有這個(gè)時(shí)間差的十分之一。只有數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率足夠小，我們才能探測(cè)到隨時(shí)間快速變化的脈沖星信號(hào)。

我們知道，電磁波有不同的頻率。最直觀的感受，就是自然光能夠被分為彩虹色，不同顏色就是不同頻率的電磁波。在記錄用作脈沖星搜尋的數(shù)據(jù)時(shí)，因?yàn)楹罄m(xù)數(shù)據(jù)處理的需要，我們要將不同頻率的電磁波分成多份記錄，也就是要記錄光譜數(shù)據(jù)。如果分的份數(shù)多，那頻率分辨率就高，能更好地探測(cè)不同頻率信號(hào)的變化。

最后得到一條條連續(xù)的頻譜，且相鄰兩條頻譜的間隔時(shí)間很短，一般只有幾百或者幾十個(gè)微秒。

三、消色散

有了觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們就可以來(lái)找脈沖星了。脈沖星一般是很暗弱的，為此我們需要將觀測(cè)到的不同頻率電磁波疊加起來(lái)得到總功率信號(hào)，才能更好地去搜尋脈沖星的脈沖。在疊加不同頻率電磁波之前，我們要做的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“消色散”。

脈沖星發(fā)出的脈沖在到達(dá)地球之前，會(huì)受到銀河系空間中的星際介質(zhì)影響，發(fā)生“色散”。色散效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致脈沖星高頻的電磁波比低頻的電磁波先到達(dá)地球。這一現(xiàn)象在圖三Vela的數(shù)據(jù)中稍微能看出來(lái)。

為了能夠得到高信噪比的脈沖信號(hào)，我們需要在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中抵消掉色散帶來(lái)的延時(shí)，即所謂的“消色散”。

不同的脈沖星發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過(guò)的星際介質(zhì)不盡相同，所以不同脈沖星受到的色散效應(yīng)也千差萬(wàn)別。色散效應(yīng)明顯的，低頻信號(hào)延時(shí)則會(huì)更大。要準(zhǔn)確消除色散效應(yīng)，我們需要知道延時(shí)量的大小。但是對(duì)于未知的脈沖星，我們并不能事先知道它受到星際介質(zhì)的影響能有多大，這該怎么去消除色散帶來(lái)的影響呢?

天文學(xué)家的做法很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)一個(gè)試!

對(duì)同一段數(shù)據(jù)，假設(shè)其因色散引起的時(shí)延為多少，用多個(gè)不同時(shí)延量分別進(jìn)行消色散，然后全部結(jié)果獨(dú)立進(jìn)行下一步的處理。

四、找周期

然而，大多數(shù)脈沖星都太弱了，我們是沒(méi)法直接得到單脈沖信號(hào)的。如果我們能夠知道脈沖星的脈沖都發(fā)生在哪些時(shí)間點(diǎn)，把對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)找出來(lái)并疊加到一起，那就有可能看到暗弱脈沖星的信號(hào)了!

幸好，脈沖星一般都有很強(qiáng)的周期性，方便我們?nèi)フ宜男盘?hào)。

一般情況下，經(jīng)過(guò)消色散、找周期之后，我們可以找到大量具有一定色散效應(yīng)的、有周期性的、看著好像是脈沖星信號(hào)的候選體。

雖然現(xiàn)在有軟件可以幫我們篩選出比較像脈沖星的目標(biāo)，但最終我們還是需要通過(guò)肉眼查看每個(gè)候選體相應(yīng)的參數(shù)，才能做出準(zhǔn)確的判斷。

毫不夸張地說(shuō)，看過(guò)幾萬(wàn)張數(shù)據(jù)結(jié)果圖后，能找到一顆未知的脈沖星，已經(jīng)是很幸運(yùn)的了。

五、單脈沖

有少數(shù)的脈沖星，他們的輻射因?yàn)槟撤N原因斷斷續(xù)續(xù)的，導(dǎo)致我們看到的脈沖信號(hào)顯得沒(méi)有規(guī)律。這種時(shí)候，如果我們拿找周期的方法去找，往往是找不到的。這類脈沖星，我們只能在消色散過(guò)后的數(shù)據(jù)中，找信噪比大的信號(hào)。此前火過(guò)一陣的快速射電暴，就是通過(guò)消色散后找單脈沖找到的。