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射电天文数据处理科普(一)

2022-3-28 00:40| 发布者: imufu| 查看: 60400| 评论: 0

摘要: 不知道我的读者朋友们有没有对天文专业观测感兴趣的,我想写几篇小文章,把我在本科生科研中学到的一些基本处理技能总结一下,让没有相关基础的感兴趣的同学也可以自己动手,简单地处理天文数据。一、射电天文简介— ...
      不知道我的读者朋友们有没有对天文专业观测感兴趣的,我想写几篇小文章,把我在本科生科研中学到的一些基本处理技能总结一下,让没有相关基础的感兴趣的同学也可以自己动手,简单地处理天文数据。

一、射电天文简介——射电波段与光谱

1. 射电波段

      处在地球上的我们,想要分析天体物理过程,需要借助天体发射的粒子,研究粒子携带的信息。在这些粒子中,天文学家目前最主要利用的是光子,也就是探测电磁波段的辐射。光子按能量从高到低分为gamma射线、X射线、紫外线、可见光、红外射线、射电波。

      由公式 λ(波长)=c(光速)/ν(频率),我所研究的射电波段在电磁辐射中波长最长、频率最低。正是因为射电波的波长最长,所以射电望远镜需要有比光学望远镜更大的口径才能“看得清晰”(就不列公式了,想必没人喜欢在科普里看一堆公式)。所以著名的中国“天眼”FAST,有500米的巨大口径,是由其射电波段的要求决定的。

2. 光谱

      你可能觉得光学望远镜还比较好理解,就是把远处的可见光通过各种镜片放大到你眼前。但是射电波段咱们肉眼看不见,望远镜望的是什么呢?是光谱。

      光谱的横轴是波长或者频率,纵轴是辐射强度,一张光谱图能直观地展示辐射在不同波段上的能量分布,给出丰富的天体物理信息。比如在百度百科上随便找一张图,这反映了这个辐射的能量主要集中在光学波段,紫外和红外也有一点。



      知识科普先写这些,一次写太多了效果不好。下面我说一下为处理数据所做的准备。

二、python库的安装和SAO ds9软件的下载

1. python库

      好像大学里面不管文科还是理科的同学都得学代码,大部分学的都是python。我计算概论课上学的是C,大三把C忘光了之后,为了处理数据,边用边学python,一些太深的编程问题也不懂。

        处理谱线时最常用的两个库是astropy和spectral_cube,想日后跟着我学习数据处理的同学可以先在自己的python中安装上。我会在pycharm和jupyter notebook里安装,不熟悉的同学可以后台问我。

2. SAO ds9软件下载

      这是一个功能强大的天文查看软件,可以显示处理出来的漂亮画面。下载地址https://sites.google.com/cfa.harvard.edu/saoimageds9/download,进去根据自己的电脑系统类型下载,我在win和mac上都下过,出问题的可以后台问我。

三、啥也不懂但是出于好奇的练手

      下载下来这个ds9软件之后,虽然一开始啥也不懂,但也想看看“漂亮的画面”,我在这个网盘地址

https://pan.baidu.com/s/1vlub10Nl0YzRLlytUOQVSA?pwd=q534 提取码: q534

里面放了一个随便找的文件,是英仙座的13CO分子谱线图,打开ds9,file-open打开此文件,scale-zscale调整为对数展示,color-rainbow即可出现较好的效果。这张图横纵坐标为天球的纬度和经度,颜色代表谱线强度,越红的地方13CO分子谱线的辐射越强。



      以上过程出现问题的同学欢迎在后台留言,有我联系方式的欢迎微信或者QQ~

      我的想法是,比起天文系的学生,天文爱好者的群体应该更大。我虽然远远不如学校天文协会的那些同学有丰富的天文爱好知识,但如果可以将我知道的一点东西加以传播,让我对天文有兴趣的同学和读者朋友试一试,也是很有意义的。

参考:

1.《天体物理导论》,徐仁新,北京大学出版社,2005

2.https://dataverse.harvard.edu/dataset.xhtml?persistentId=hdl:10904/10075&studyListingIndex=9_146394a15e2efcc6f22d801ac7ff


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