一种倒转谱脉冲星确定方法

1.本发明涉及脉冲星领域，特别是涉及一种倒转谱脉冲星确定方法。


背景技术：

2.自从脉冲星上世纪60年代被发现以来，由于脉冲星自身具备独特的物理性质(强磁场、强引力、稳定的自转周期)，以及脉冲星是人类可直接观测的最近的致密天体之一，其一直是天文学、物理学的研究热点之一。通过多年的观测研究发现，大部分脉冲星的流量密度随着频率的降低而升高。人们也发现一类特殊脉冲星，它们的谱在1ghz附近发生倒转，这类脉冲星叫倒转谱脉冲星。倒转谱脉冲星的形成与其周围的环境密切相关，所以倒转谱脉冲星的观测对星际介质的研究有巨大价值。但当前可获得的倒转谱脉冲星数目偏少，阻止了进一步的此类脉冲星的研究和应用。
3.当前并没有研究者提出倒转谱脉冲星的搜寻方法，现在已有的倒转谱脉冲星都是人们利用射电望远镜的多频段观测偶然发现的。要证实脉冲星的谱具有倒转特征，至少需要4个频段的观测。而当前已发现的脉冲星为3341颗，如果对3341颗脉冲星逐个进行多波段观测验证，那将耗费大量人力和机时，在实际工作中无法实现。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种倒转谱脉冲星确定方法，可提高倒转谱脉冲星的获得效率和获得几率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种倒转谱脉冲星确定方法，所述方法包括：
7.建立已知倒转谱脉冲星的色散量-周期关系图；
8.将色散量-周期关系图中的数据点在对数坐标图上进行线性拟合，确定拟合曲线；
9.在色散量-周期关系图的拟合曲线两侧分别确定一个偏离拟合曲线最大的数据点，并经过确定的两个数据点各做一条平行于拟合曲线的直线；
10.筛选出谱指数范围在-3.0到-0.5之间且色散量和周期组成的数据点落在两条所述直线之间的脉冲星，作为候选体；
11.利用射电望远镜多波段观测候选体的辐射强度谱，并将辐射强度谱为倒转谱的候选体确定为倒转谱脉冲星。
12.可选的，拟合曲线的表达式为logp＝1.21
·
log(dm)-3.44；
13.式中，p为周期，dm为色散量。
14.可选的，两条直线的表达式为logp＝1.21
·
log(dm)-2.38和logp＝1.21
·
log(dm)-4.16。
15.可选的，利用射电望远镜多波段观测候选体的辐射强度谱，并将辐射强度谱为倒转谱的候选体确定为倒转谱脉冲星，具体包括：
16.利用射电望远镜多频段观测候选体，测量每个频段上候选体的辐射强度，获得每
个候选体在各个频段中每个频率对应的辐射强度；
17.将每个候选体在各个频段上由频率与辐射强度组成的数据点表示在logf-logν对数坐标图上，形成每个候选体的辐射强度谱；其中，f为候选体在频率ν上测量的辐射强度；
18.筛选出辐射强度谱为倒转谱的候选体，并确定为倒转谱脉冲星。
19.可选的，频段的数量至少为4个，高于1ghz的频段至少为2个，低于1ghz的频段至少为2个。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
21.本发明公开一种倒转谱脉冲星确定方法，首先建立了已知倒转谱脉冲星的色散量-周期关系图，在色散量-周期关系图中确定数据点分布的带状区域，即两条直线之间的范围，然后将同时满足谱指数在-3.0到-0.5之间且色散量和周期组成的数据点落在带状区域的脉冲星作为候选体，最后利用射电望远镜对候选体开展多频段观测，将辐射强度谱为倒转谱的候选体确定为倒转谱脉冲星。本发明通过筛选出落在色散量-周期关系图的带状区域之间的候选体，进一步限制了倒转谱脉冲星的搜索范围，极大地提高了倒转谱脉冲星的获得效率和获得几率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例提供的一种倒转谱脉冲星确定方法的流程图；
24.图2为本发明实施例提供的倒转谱脉冲星谱指数分布图；
25.图3为本发明实施例提供的倒转谱脉冲星的色数量-周期关系图；
26.图4为本发明实施例提供的倒转谱脉冲星辐射强度谱示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明的目的是提供一种倒转谱脉冲星确定方法，可提高倒转谱脉冲星的获得效率和获得几率。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.如图1所示，本发明提供了一种倒转谱脉冲星确定方法，根据倒转谱脉冲星的谱指数在-3.0到-0.5之间，以及倒转脉冲星的色散量与其周期分布在一个带状区域内(如图2)，利用计算机的快速运算，能够很快的搜索到满足上述特征的候选体。对这些候选体再开展多频段的观测进行验证。该方法能够快速搜寻倒转谱脉冲星，同时极大的提高了倒转谱脉冲星的获得几率。
31.本发明实施例提供的一种倒转谱脉冲星确定方法，包括以下步骤：
32.步骤s1，建立已知倒转谱脉冲星的色散量-周期关系图。
33.步骤s2，将色散量-周期关系图中的数据点在对数坐标图上进行线性拟合，确定拟合曲线。
34.步骤s3，在色散量-周期关系图的拟合曲线两侧分别确定一个偏离拟合曲线最大的数据点，并经过确定的两个数据点各做一条平行于拟合曲线的直线。
35.示例性的，步骤s1至步骤s3的过程为：通过对现有已知的倒转谱脉冲星的dm与p在对数坐标图上进行线性拟合，发现倒转谱脉冲星的dm与p有很强的相关性，如图3中的黑色实线所示，该拟合曲线表达式为：logp＝1.21
·
log(dm)-3.44。图3中，有些脉冲星偏离中间的拟合曲线较大，根据上下偏离最大的脉冲星，将拟合曲线平行移动到偏离最大的数据点上，从而画出了上下各2根虚线。上虚线的方程式为logp＝1.21
·
log(dm)-2.38，下虚线的方程式为logp＝1.21
·
log(dm)-4.16。
36.判断候选体是否落在色散量(dm，dispersion measure)-周期(p，period)关系图的上下两根虚线之间(如图3所示)，如果有脉冲星落在图中的虚线之间，则这些脉冲星是倒转谱脉冲星的概率进一步增大。
37.步骤s4，筛选出谱指数范围在-3.0到-0.5之间且色散量和周期组成的数据点落在两条所述直线之间的脉冲星，作为候选体。
38.首先利用自主研发的计算机软件筛选出脉冲星谱指数(alpha)在-3.0到-0.5之间的脉冲星。该软件只需输入筛选条件，比如筛选出谱指数范围在-3.0到-0.5之间的脉冲星，该软件就能快速给出所有符合条件的脉冲星。通过此步骤进行筛选的原理是：研究发现，现有的倒转谱脉冲星其谱指数绝大部分在-3.0到-0.5之间(如图2)，所以首先通过谱指数把绝大部分候选体筛选出来。
39.然后判断脉冲星的dm和p是否落在图3中上下2根虚线间的具体过程：把脉冲星的dm值分别带入到上下两根虚线的方程中，上虚线的方程式为logp＝1.21
·
log(dm)-2.38，下虚线的方程式为logp＝1.21
·
log(dm)-4.16。假设根据这两个方程得到的p值分别为p1和p2，如果脉冲星的p值满足p2＜p＜p1，则这颗脉冲星落在两根虚线之间，从而为候选体；如果脉冲星的p值满足p＜p2，或p＞p1，则脉冲星落在两根虚线之外，极有可能不是候选体。
40.步骤s5，利用射电望远镜多波段观测候选体的辐射强度谱，并将辐射强度谱为倒转谱的候选体确定为倒转谱脉冲星。
41.把前两步得到候选体的重叠的脉冲星挑选出来，这些脉冲星有极大的概率是具有倒转谱的射电脉冲星。再利用射电望远镜对这些候选体进行多波段观测，验证它们是否具有倒转谱特性。具体验证过程如下：
42.(1)挑选出候选体。这些候选体的谱指数在-3.0到-0.5之间，并且这些脉冲星的(dm,p)值落在图3的上下两根虚线间。
43.(2)利用射电望远镜对这些候选体在多个频段上开展观测，一般至少需要4个频段，而且高于1ghz的频段至少需要2个频段，低于1ghz的频段至少需要2个。所以至少需要在4个频段上测量脉冲星的辐射强度。
44.将各个频段上的候选体的辐射强度分别点在logf-logν的对数坐标图上，如图4，其中f为候选体在频率ν上测到辐射强度。从图4中可以看出，如果脉冲星的谱从高频到低频
有明显的倒转，则表示该候选体为倒转谱脉冲星。
45.当前已发现的脉冲星为3341颗，具有倒转谱的射电脉冲星一般是随机的通过多频观测最终确认的，这种通过随机的多频观测发现倒转谱脉冲星的效率极低，目前只获得倒转谱射电脉冲星数目33颗。通过本发明的方法，预计能发现超过300颗的倒转谱射电脉冲星，能够极大提高发现倒转谱射电脉冲星的概率。本发明的方法的优点主要体现在：筛选出落在色散量-周期的关系图的上下两根虚线之间(如图3所示)的候选体，这种方法进一步限制了倒转谱脉冲星的搜索范围，极大的极高了倒转谱脉冲星的获得效率。
46.步骤s1至步骤s3的色散量-周期关系图是本发明的研究成果，在本领域内首次被发现。
47.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
48.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。