的计算过程除了加入窗函数来处理频谱混叠 和谱线泄漏外，没有进行其他的干扰；而对于由于历史数据资料产生的间隔，是在功率谱估 计计算后再进行消除的，因此对于数据资料的分析有一定的可信度。
[0074] 为了检验此功率谱方法的可靠性，我们用一组的周期信号来检验。如同天文观测 的实际结果都是包含有误差的，我们使用了两个sin波函数并加入了高斯白噪声来模拟天 体的长周期光变数据。数据序列使用了 13000个数据点。
[0076]其中，匕和f2的固有周期为T1在65个数据点重复一次周期；T2在65个数据点 重复一次周期。两个Sin波函数的振幅为A1= 4. 3个星等；A2= 6. 5个星等，并且平均的 高斯白噪声为〇. 01个星等（随机变化，单位为星等）。为了拟合观测结果与数据缺失的影 响，我们首先随机删除了部分检验信号，然后计算其周期图谱，依据周期图谱能够判断出假 设光变的两个sin波函数能力，来判断此功率谱方法的可靠性。图2至图6为检验等间隔 采样功率谱分析方法可靠性的结果，图2为周期检验信号在未删除任何数据点的情况下的 分析结果，从结果中可以明显看到图2中具有两个明显的峰值，这两个峰值的频率对应着 检验信号中的两个模拟周期。图3和图4分别为周期检验信号在随机删除了大约25%和 50%情况下的等间隔采样周期图谱分析的结果，从图3和图4中可以看到两个模拟周期对 应的峰值频率没有明显改变，说明即便对于实际天文观测中随机丢失了 50%数据点以下的 情况下，所述分析方法依旧有效。图5和图6为另一种情况，即等间隔删除25%和50%周 期检验信号，来模拟光变曲线中的等间隔时间段的数据缺失，图5和图6分别为周期检验信 号在等间隔删除了 25%和50%情况下的采样周期图谱分析的结果。从图5和图6中可以 看到，同样在缺少了 50%数据点以下的情况下，所述分析方法依旧有效。
[0077] 所述发明的实际应用：射电源3C273是第一个被辨认为类星体的天体。3C273 是最亮的（平均B波段的星等为12. 83)和最近（红移为0. 158)的类星体，对3C273的多 波段观测已经有40年的历史，因此3C273是从射电波段到y射线波段研究最透彻的天体 之一。在历史上，这个天体在不同的波段上显示出了大幅度的光变，很多科学家对寻找这个 天体的潜在周期表现出了浓厚的兴趣。特别是在光学波段，Smith寻找到了 13年的可能周 期；运用傅立叶分析方法，Kunkel的结果显示出了一个大约17. 9年的微弱光变周期。在使 用了Jurkevich方法后，Jurkevich找到了 15年的可能周期。在1997年Ozernoi寻找到了 9年和16年的可能周期，并且16年的周期被射电的VLBI观测项目所证实。研究类星体辐 射机制的理论模型来分析光变曲线非常重要，因此对于3C273的历史光变曲线研究来说， 周期分析非常有意义。
[0078] 为了对类星体3C273的能谱变化进行研究，收集了迄今为止35年内天体的光学 B、V、R波段可用的数据来构建光学窄带谱变化的光变曲线，并且使用周期图谱分析方法来 计算和用Jurkevich方法来证实谱变化的周期性。将3C273的星等值换算为流量数据，以 l〇gFB的形式表示B波段测光流量。在B波段的历史光变曲线上，显示出爆发的峰值出现 在1971、1978、1982、1992和2002年，并且计算了光学波段谱指数。图7为类星体3C273 的B波段流量与谱指数光变曲线。图中的光变曲线数据点来自于Burkhead的1968、1969、 1970、1975、1980 年的论文，Courvoisier的 1998 年的论文，Impey的 1989 年的论文，Soldi 的2008年的论文，TUrler的1999年的论文和网络数据库Http://isdc.unige.ch/3c373。
[0079] 采用了所述功率谱方法和Jurkevich方法的计算结果在图8中给出。在图8中， 从所述功率谱方法和Jurkevich方法中获得了一致的周期，即15. 7和10. 5年，这些周期在 B波段历史光变曲线和谱指数上是一致的，并且15. 7年的周期和Jurkevich分析B波段历 史光变曲线与谱指数长期光变曲线上是一致的，除此以外，这两个结果与历史上对3C273 的可能光变周期的讨论结果也非常接近。
[0080] 通过所述功率谱研究表明，类星体3C273的光学波段的窄带谱变化是有周期性 的，其周期与天体的多波段光学流量光变相一致。在光学波段的历史光变曲线中，并不存在 明显的延时的情况，因此不同波段的之间的辐射因该是从同一相对较大区域内出来的，在 历史光变曲线上不能分辨辐射区域的细节信息。由于谱变化具有周期性，并且与光变曲线 周期相同，因此不同波段的辐射具有相同的起源，近一步说明了可能存在的双黑洞模型。
[0081] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【主权项】
1. 一种基于功率谱分析类星体光变周期的检测方法，其特征在于：其检测步骤为信号 采样步骤；数据组完备步骤；功率谱计算步骤；周期检出步骤；所述信号采样步骤为类星体 光变原始数据进行等间隔均值采样；所述数据组完备步骤为将采样后数据线性插值补齐数 据点和采样后数据"〇"插值补齐数据点；所述功率谱计算步骤计算类星体光变功率谱幅 值；所述周期检出步骤为求功率谱差值获得类星体光变周期频域信号辨识信息。2. 根据权利要求1所述的一种基于功率谱分析类星体光变周期的检测方法，其特征在 于：所述的数据组分别由线性插值、"〇"补齐和功率谱差值获得周期频域信号信息。
【专利摘要】本发明公开了一种基于功率谱分析类星体光变周期的检测方法，它涉及非均匀采样数据周期信号分析技术领域，其检测步骤为信号采样步骤；数据组完备步骤；功率谱计算步骤；周期检出步骤；所述信号采样步骤为类星体光变原始数据进行等间隔均值采样；所述数据组完备步骤为将采样后数据线性插值补齐数据点和采样后数据“0”插值补齐数据点；所述功率谱计算步骤计算类星体光变功率谱幅值；所述周期检出步骤为求功率谱差值获得类星体光变周期频域信号辨识信息。它测量精度高，计算速度快，很大程度上改善分析的结果，不但可以更准确地得到所求周期，而且能够揭示类星体光变周期的稳定性。
【IPC分类】G01J9/00
【公开号】CN105067129
【申请号】CN201510530476
【发明人】张皓晶, 温元斌, 王文广, 张 雄
【申请人】云南师范大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月26日