【摘要】： 本論文工作涉及X射線天體物理學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理和實(shí)驗(yàn)研究,包括數(shù)據(jù)處理方法研究、數(shù)據(jù)分析與物理模型研究和實(shí)驗(yàn)物理設(shè)計(jì)研究三個(gè)主要部分。 硬度比是反映天體X射線輻射能譜信息的一個(gè)重要物理量。在論文的數(shù)據(jù)處理方法研究部分,針對(duì)低計(jì)數(shù)條件下數(shù)據(jù)處理的特殊性,提出了一種適用于低計(jì)數(shù)條件的估計(jì)硬度比的新方法。通過蒙特卡羅模擬,驗(yàn)證了新方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法在低計(jì)數(shù)條件時(shí)的優(yōu)越性,并介紹和展望了新方法在X射線天體物理學(xué)上的應(yīng)用。 隨后,在論文的數(shù)據(jù)分析與物理模型研究部分,對(duì)黑洞X射線雙星系統(tǒng)XTE J1550-564在2000年的一次X射線輻射觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究。通過時(shí)變分析、能譜分析等手段,發(fā)現(xiàn)這個(gè)源的X射線輻射中存在著一般黑洞雙星系統(tǒng)X射線輻射中很少見的毫秒量級(jí)光變和很軟的能譜成份。同時(shí),在這個(gè)源的同一次觀測(cè)中還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)長(zhǎng)約100秒的耀發(fā)(flare)�；趯�(duì)數(shù)據(jù)的分析,對(duì)吸積流上的物理過程和可能存在的大尺度磁場(chǎng)進(jìn)行了討論,提出了一個(gè)模型來解釋這些觀測(cè)現(xiàn)象。 論文的實(shí)驗(yàn)研究部分主要針對(duì)我國(guó)正在進(jìn)行的大型X射線天文實(shí)驗(yàn)工程項(xiàng)目——硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡HXMT的物理設(shè)計(jì)。在軌本底是HXMT的重要參數(shù),直接影響衛(wèi)星的主要科學(xué)性能。本文通過蒙特卡羅模擬的方法,對(duì)衛(wèi)星高能探測(cè)器的在軌本底進(jìn)行了分析計(jì)算,給出了本底分析結(jié)果。在此基礎(chǔ)之上,對(duì)衛(wèi)星的一些關(guān)鍵技術(shù),如軌道傾角選擇、準(zhǔn)直器方案優(yōu)化、荷電粒子反符合屏蔽系統(tǒng)設(shè)計(jì)、“大信號(hào)”計(jì)數(shù)率與死時(shí)間等,進(jìn)行了物理優(yōu)化設(shè)計(jì)。這些結(jié)果已經(jīng)應(yīng)用在HXMT工程中。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P172.2
【圖文】：

0 0 0 0 0 0∑ ∑∑ ∑∑∑∞=∞=∞=∞=∞ ∞= =+++j j k j k lijijjkijikjklijikilXGuGuuGuuu（1-1）其中iu 是一系列獨(dú)立隨機(jī)變量，jkG 、jklG 以及更高階的系數(shù)均不為 0；這樣的模型模擬出的光變曲線中能得到 rms-flux 的正比關(guān)系（見圖 1.1 右）；如果產(chǎn)生X 射線的機(jī)制是一些獨(dú)立“元過程”的疊加（即 1-1 式中jkG 、jklG 以及更高階的系數(shù)均等于 0 的情況），則產(chǎn)生的 X 射線中得不到 rms-flux 的線性正比關(guān)系。之后，張雙南[8]在太陽耀斑和伽馬射線暴的 X 射線光變中也發(fā)現(xiàn)了這種 rms-flux的正比關(guān)系。)

黑洞雙星系統(tǒng)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度的估計(jì)目前還沒有定論，通常的做法是假設(shè)能均分，即假設(shè)磁場(chǎng)壓等于氣體壓，也就是：，pmBkTμρπ=82（3-16）中k 是波爾茲曼常數(shù)，T 是氣體溫度，μ 是氣體的平均分子量，pm 是質(zhì)子質(zhì)。假設(shè) kT =1keV， μ =1.25（氫和氦的比例按宇宙中兩種元素的豐度估計(jì)， 3：1），這樣估計(jì)出的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為 1.910G8B ≈×，與根據(jù)這個(gè)耀發(fā)估計(jì)出的大尺度磁場(chǎng)的強(qiáng)度一個(gè)量級(jí)。在上面提出的模型中，大尺度磁場(chǎng)是一個(gè)很關(guān)鍵的因素。我們注意到在黑雙星系統(tǒng)中很少發(fā)現(xiàn)這種長(zhǎng)約 100 s 的耀發(fā)，這一事實(shí)提示我們，在黑洞雙圖 3.14 黑洞、吸積流和大尺度磁場(chǎng)示意圖

4.1 本章引論無論是數(shù)據(jù)處理方法還是數(shù)據(jù)分析結(jié)果、物理模型，這些都是建立在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。從本章起將介紹在 X 射線天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的工作，研究對(duì)象是我國(guó)第一顆天文衛(wèi)星 HXMT，同時(shí)它也是目前國(guó)際上 X 射線天文領(lǐng)域一個(gè)非常重要的大型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。4.1.1 HXMT 衛(wèi)星結(jié)構(gòu)HXMT 衛(wèi)星由衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷構(gòu)成，其中有效載荷主要包括高能 X 射線望遠(yuǎn)鏡（HE）、中能 X 射線望遠(yuǎn)鏡（ME）、低能 X 射線望遠(yuǎn)鏡（LE）這三個(gè)X 射線探測(cè)儀器（主載荷），空間環(huán)境監(jiān)測(cè)儀（SEM），此外還有可能的 X 射線計(jì)劃望遠(yuǎn)鏡（PO）等。圖 4.1 是 HXMT 衛(wèi)星和主有效載荷的示意圖。其中高能X 射線望遠(yuǎn)鏡（HE）是 HXMT 衛(wèi)星最重要的有效載荷和最核心的觀測(cè)儀器，也是本論文中主要討論的儀器，本節(jié)將主要介紹 HE 的結(jié)構(gòu)。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 董愛軍;蓋寧;張福安;;黑洞候選體X射線雙星Cyg X-1硬度比周期特性研究[J];天文學(xué)報(bào);2012年05期

本文編號(hào)：2764911