发布单位:国家航天局

天问一号拍摄的火星彩色照片,上面显示了火星的北极。

  2021年3月4日,国家航天局发布3幅由我国首次火星探测任务天问一号探测器拍摄的高清火星影像图,包括2幅全色图像和1幅彩色图像。

  全色图像由高分辨率相机在距离火星表面约330-350千米高度拍摄,分辨率约0.7米,成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见,据测算,图中最大撞击坑的直径约620米。彩色图像由中分辨率相机拍摄,画面为火星北极区域。

  2月26日起,天问一号在停泊轨道开展科学探测,环绕器高分辨率相机、中分辨率相机、矿物光谱仪等科学载荷陆续开机,获取科学数据。环绕器上的高分辨率相机配置两种成像探测器,能够实现线阵推扫和面阵成像,对重点区域地形地貌开展精细观测。中分辨率相机具备自动曝光和遥控调节曝光功能,能够绘制火星全球遥感影像图,进行火星地形地貌及其变化的探测。

天问一号拍摄的火星黑白照片。
全色图像1

天问一号拍摄的火星黑白照片。
全色图像2

  天问一号任务的最终目标是于5月或6月在火星乌托邦平原(Utopia Planitia)南部登陆一辆火星车——乌托邦平原(~35-50° N; ~80-115° E)是公认的火星上最大的盆地——进行科学考察。

  天问一号是自1960年10月前苏联发射第一艘火星探测器以来,世界上第46次火星探测任务。其中只有19次成功。

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  您能在这张令人叹为观止的火星卫星影像中找到毅力号吗?

  2021年2月18日,当NASA的毅力号成功降落在火星杰泽罗陨石坑(Jezero)时,不仅是NASA任务人员胜利地站起来欢呼和鼓掌,国际媒体聚焦,来自世界各地的人们都在收看毅力号登陆的实况转播,接下来的几天,媒体充斥着对于火星表面和这事件相关的报导。

这张最新从高空俯瞰火星的照片,是来自火星微量气体任务卫星(TGO)所拍摄,它是ESA-Roscosmos  ExoMars 计划的一部分,TGO拍到了杰泽罗陨石坑的毅力号。
图1

  这张最新从高空俯瞰火星的照片,是来自火星微量气体任务卫星(TGO)所拍摄,它是ESA-Roscosmos ExoMars计划的一部分,TGO拍到了杰泽罗陨石坑的毅力号。

  自2016年以来,TGO进入了火星轨道,主要任务是收集有关火星大气成分的重要数据。特别是寻找可能是地质或生命活动有关的大气甲烷和其他气体的痕迹,以确定数十亿年前火星上是否有生命存在。

  2月23日,TGO利用其轨道位置的优势,使用彩色和立体表面成像系统 (Colour and Stereo Surface Imaging System,CaSSIS)拍摄了显示杰泽罗陨石坑内的毅力号——以及其降落伞,隔热罩和下降段等机械物件的照片。

TGO所拍摄毅力号着陆点的图像。
图2。TGO所拍摄毅力号着陆点的图像。(ESA)从图1 一系列暗和亮的图像对比中,可辨识出毅力号及它下降时的一些机械物件。

  在这里接下来的两年(可能会延长),毅力将寻找过去微生物存在的迹象。
因为在先前的火星任务中,科学家曾在杰泽罗陨石坑里发现保存完好的河流三角洲和富含粘土的沉积物,数十亿年前,这里可能是个湖泊,是寻找生命的遗迹的好地方。因此,它被选为此次任务的登陆地点。

  毅力还将进行一项雄心勃勃且史无前例的行动,将收集火星岩石和土壤的样本,由一个称为ESA-NASA火星样本返回任务(ESA-NASA Mars Sample Return mission)送返地球,该任务包括一个着陆器,一个火星车(用于取回样本)和小型发射器(用于将它们发射到轨道),届时将由另一艘火星轨道太空船将样本带回地球进行分析。(编译:台北天文馆刘恺俐)

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

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这些位于火星大沙丘顺风坡上漂浮于空气中的尘埃物质羽状物是一条重要线索,科学家推断,在春天,大块的干冰滑下沟壑,激起了沙尘。

  火星上的罗素陨石坑(Russell crater)是太阳系中已知最大的沙丘地形,提供一个研究这颗红色星球上的现代地表的场地。

  本研究的第一作者Dinwiddie说,最初,科学家认为线性沙丘沟渠是古代火星气候支持表面液态水时的遗留物。然而,重复成像显示,当火星又冷又干旱的时候,明亮的二氧化碳冰块静止在沙丘沟壑(hè)中,表明了冰块和沟壑之间的因果关系。

  Dinwiddie说,在这篇论文中,我们提供了令人信服的新证据,即排放的二氧化碳会移动二氧化碳冰块,从而凋刻和改变线性沙丘沟壑。在火星寒冷的秋冬季,寒冷的气温将部分二氧化碳大气凝结到沙丘表面,形成冰层。先前的研究表明,在冬季和早春,来自太阳的辐射穿透过半透明的二氧化碳冰层并加热冰下的深色沙子,导致一些冰转变为气体,并使接触区的压力增加。这种加压的二氧化碳气体通过冰层的脆弱区域逸出到大气中,还以气体喷射的形式排出沙子和灰尘。

  喷出的物质落回地面,在喷口周围形成黑点。这项研究提出,随着季节的推移,重复的排气会将沙丘顶部附近陡坡上的冰块分解成离散的块体。排出的气体最终会把这些块体移走,并使它们滑下山坡,加深和改造现有的沟壑或凋刻新的沟壑。空气中的羽状物是由滑块扰动的细尘组成的,而粗尘在沟壑附近重新沉积,在活动沟壑周围形成季节性、相对明亮的条纹。散发出气体的冰块暂时清除了深色沟壑沙土上的灰尘,导致沟壑内外的反照率变化。

  Dinwiddie说,我们于10月的最后三个星期的短时间内,观察到这种围绕活动沟壑的明亮条纹模式。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Science Daily


沟壑:汉语拼音 gōu hè,注音符号 ㄍㄡˉ ㄏㄜˋ 山沟;坑谷。

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发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★

  2021年3月5日2时第4号小行星灶神星到达冲的位置,亮度为6.0星等,位置在狮子座上,离著名的狮子座三重奏(星系M65、M66、NGC3628)不远。灶神星在冲日前后数日整晚可见,越接近午夜时仰角越高,更适合观测。有兴趣的人可用双筒望远镜搜寻,若能使用长镜头相机在前后数十日拍摄,可见这颗小行星慢慢移动。若进一步使用较大望远镜与CCD相机,可以观测小行星亮度变化。由于小行星形状不规则以及表面反射率不均匀。因此自转时,亮度会周期变化,甚至使用滤镜,还能见到因为表面物质不同,造成颜色也有相同周期变化。

  灶神星平均直径525公里,是主小行星带第2大天体。自谷神星“升级”为矮行星后,它成为太阳系最大的小行星,占有主小行星带总质量的9%。由于灶神星比谷神星较靠近太阳,反射率也较高,因此灶神星比谷神星亮。尤其近日点冲时亮度达到近5等左右,甚至用肉眼可见,只是2018年近日点冲刚过,下次必须等到2029年!(编辑/台北天文馆助理研究员李瑾)

2016至2022年灶神星亮度变化
2016至2022年灶神星的亮度变化

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  自1877年发现火星的两个小卫星火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)以来,它们使研究人员感到困惑。由于它们非常小:火卫一的直径为22公里,火卫二的直径仅12公里,而且外观像马铃薯。这使人们怀疑它们可能是被火星重力所捕获的小行星。但科学家认为:若是它们是捕获的天体,轨道将为高度椭圆,且轨道倾斜度为随机。但事实上却相反,火星卫星的轨道几乎为圆形,并位在火星的赤道上。因此,研究团队以电脑模拟轨道的变化,证实过去火卫一和火卫二的轨道交叉,意味它们有相同起源。并认为:当时有更大的卫星在火星上运行,且被另一天体撞击,火卫一和火卫二就是残骸!相关论文发表在journal Nature Astronomy上。

  这些结论虽然容易理解,但需要进行广泛的计算。首先,研究人员必须完善描述卫星与火星之间的相互作用。作者解释:所有天体都相互施加潮汐力,这些力导致能量转换,称为耗散,其强度取决于物体的大小、内部组成以及彼此距离。NASA的洞察号正在火星上进行探索,苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)也参与该任务的地震仪,用于记录地震和陨石撞击。作者说:这些观测能使我们研究火星内部密度与能量耗散。此外,由其他太空船测量表明,火卫一和火卫一由非常多孔的物质组成,它们的密度小于2克/立方公分,远低于地球5.5克/立方公分。他认为火卫一内部有很多空腔,里面可能有水冰让潮汐力造成大量能量消散。

  利用这些精确资料与理论,研究人员进行数百次计算模拟,以追踪火卫过去的轨道,估计10到27亿年前之间它们到达相交点(即火卫一和火卫二诞生时)。确切的时间必须精确得到火卫内部性质。研究人员希望计划于2024年发射的日本太空船Mars Moons eXploration能探测并送回火卫一的样本,可提供有关火星卫星内部的必要细节,并更精确地计算。

  他们计算得出的另一结果是,火卫的前身比火卫一离火星更远。研究人员解释说,虽然较小的火卫二仍留在它诞生地不远,但潮汐力使火卫一持续接近火星。模拟显示火卫二会非常缓慢地离开火星,然而,火卫一将在不到4000万年的时间内坠入火星,或接近时被重力破坏。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)艺术图
火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)艺术图

资料来源:SciTechDaily

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上海发布

行星

浦东新区新闻办说,经过紧锣密鼓地内部装饰和布展,上海天文馆项目已临近整体工程尾声,预计2021年6月中下旬择期试运行。该馆建筑面积超38000平方米,布展面积达到12500平方米,有三个主展区和三个特色展区。从空中俯瞰,上海天文馆的建筑就像一架巨大的时间机器。

Shanghai Planetarium

内径23米、外径约30米的球幕影院,从远处看去,就像一个天体漂浮在空中,阳光从镂空的圆环投射下来,会在地面上形成一个圆弧,随着时间推移而在地面移动。

Shanghai Planetarium

形似巨碗的倒转穹顶,则采用了与常见的“穹顶”相反的构造,以“再造一个新的地平线”为设计理念,当游客置身其中,好像走进了一处与凡世隔绝的山谷,只留下头顶一片纯净的天空“与天对话”。

Shanghai Planetarium

透过金碧辉煌的圆洞天窗,阳光可从洞口倾泻而下,在地面上形成一个圆形光斑,该光斑在地面随着时间的变化而移动。每年夏至前后的正午,圆形光斑将与地面上预设的圆形标志完美重合。

Shanghai Planetarium

Shanghai Planetarium

建成后,上海天文馆将以“大历史+大结构”为框架,全景展现宇宙浩瀚图景,打造多感官探索之旅。

Shanghai Planetarium

观众可以通过数据可视化、AR、VR、生物识别、人工智能等先进技术参与互动,了解天文科学知识;深入高仿真场景,沉浸式地体验宇宙空间环境;在“天文数字实验室”体验前沿研究,在“星闻会客厅”追踪天文热点,在“中华问天”聆听院士讲述科研故事。

Shanghai Planetarium

Shanghai Planetarium

展品方面,上海天文馆已征集了约70件精品陨石,其中包括品相精良的月球陨石、火星陨石、灶神星陨石,还有著名的中国随州陨石、俄罗斯阿林陨石等世界著名陨石。

此外,上海天文馆还征集了120多件/套精彩文物藏品,如著名科学家牛顿、伽利略、开普勒、惠更斯等大师的原版著作,精美的弗拉姆斯蒂德星图、波德星图、哥德巴赫星图等。

Shanghai Planetarium

Shanghai Planetarium

天王星

整个天文馆的主展区和一些特色展区布展已经基本告一段落,目前主要是展区灯光、音效的调试。如果按百分比计算,目前90%的工作基本已完成,预计6月份左右试运行

摄影:朱洁
资料:浦东新区新闻办

* 转载请注明来自浦东发布官方微信

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

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火星陨石碎片上的嗜极生物生长的显微成像。

  科学家将一小块火星黑美人陨石(the Martian Black Beauty meteorite)磨碎,并用它来培养嗜极生物(可在极端环境中生长繁殖的单细胞生物)。这不仅证明了生命确实可以在真实的火星环境中存在,还为天体生物学家提供了新的生物特征,可以用来寻找火星地壳中古代生命的迹象。

  奥地利维也纳大学的天体生物学家Tetyana Milojevic说,黑美人是地球上最稀有的物质之一,是一种独特的火星角砾岩,由各种火星地壳碎片(其中一些年代为44.2±0.7亿年)形成,在数百万年前从火星表面喷出。

  在数十亿年前的火星上,有着浓厚的大气层,富含二氧化碳。我们有一个火星还是婴儿时构成火星地壳的岩石样本。他们选择的微生物是Metallosphaera sedula,一种在酸性火山温泉中发现的嗜热酸性太古菌。它被放置在一个生物反应器中,经过小心加热,并充入空气和二氧化碳。研究小组使用显微镜观察细胞的生长。

  它们确实在生长——而留下的黑美人基质让科学家得以观察微生物如何利用和转化这些物质来建构细胞,从而留下生物矿物沉积物。除了细胞表面的大量结壳外,我们还观察到细胞内形成了非常复杂的晶体沉积物(铁、锰氧化物、混合锰硅酸盐)。这些是Noachian火星角砾岩上生长的独特特征,我们以前在陆地矿物源和石质球状陨石上培养该微生物时没有观察到。

  这可能为在火星上寻找古代生命提供一些宝贵的数据。上周抵达火星的毅力号将寻找这样的生物迹象。现在,天体生物学家知道了Metallosphaera sedula晶体沉积物的样子,有助于识别毅力号的样本中的相似物。该研究已发表在Communications Earth & Environment期刊上。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★

  2021年3月5日15时木星、水星将来到经度相同的「合」,此时木星在水星南方0.3度,是两星的视角较接近的时候。合发生时虽不可见,但于3月5日和6日的5:30到6:00之间,东南东方仰角约10度处,可见到木星、水星于空中邻近的身影,此时角距约0.5度(另3月4日、7日两星角距约1度)。

  2021年3月6日19时22分水星将来到西大距,此时水星和太阳的角距约为27度。于3月6日前后数日5:40到6:00之间,于东南东方仰角10度的低空,将可见到亮度0.1等的水星。邻近水星合木星,可一同欣赏。

  水星是离太阳最近的行星,常淹没于其光芒中而不可见。水星西大距指的是,水星位在太阳西方(比太阳早升起),且两者角距来到近日最大,可于日出前见到水星。由于水星、太阳的连线与地面不垂直,因此仰角较角距小。本次西大距前后一周,水星的仰角皆约10度左右,亦可尝试观赏水星。

  于3月6日前后于5:40至6:00之间,于东南东方无云遮蔽、开阔的地平面附近,先找较亮的木星,再进一步找寻邻近的水星,建议搭配双筒望远镜辅助观赏水星和木星同框的美景,连续数日观赏将可观察到两星位置的变化。(编辑/台北天文馆陈姝蓉)

月掩轩辕十三
2021年3月6日5:30~6:00水星与木星相对位置示意图。以上示意图由Stellarium产生。

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发布单位:中国科学院紫金山天文台

  太阳暗条是存在于太阳高温大气中“冷而密”的等离子体团,通常位于磁场中性线上方,根据暗条在日面上的位置,我们将暗条分为活动区暗条、中间体暗条和宁静暗条三大类,宁静区暗条的形成和爆发是当前太阳物理研究的重要课题之一。

  基于中国科学院云南天文台抚仙湖观测站一米新真空太阳望远镜观测的高分辨率Hα图像数据,中国科学院紫金山天文台的博士研究生戴俊和季海生研究员报道了日面中心附近由旋转网络磁场结构(RNFs)驱动导致的宁静区S状暗条形成和爆发的事件。

  本次研究中的暗条和旋转网络磁场结构紧密相关,通过分析暗条其中一个足点附近区域的RNFs的演化过程,他们发现RNFs导致了两个小尺度暗条的弯曲(详见图一和图二),由于RNFs持续的扭缠,两个小尺度暗条和精细结构产生合并从而形成了一个更大的S状暗条,与此同时,S状暗条的扭缠数达到了4π,开始失去稳定性,这种不稳定性的表现特征是S状暗条的缓慢的、几乎匀速的运动,然后附近的喷流加速了这个过程。根据这些现象,他们认为暗条爆发触发机制是扭缠不稳定性,此次观测到的暗条爆发事件再次证明了RNFs在S状暗条形成和爆发过程中具有重要的驱动作用。

  该工作得到了国家自然科学基金和中科院重点项目的支持,并于2021年1月发表在《Astrophysical Journal》,详见:https://doi.org/10.3847/1538-4357/abcaf4

暗条足点附近磁场演化过程
图一:暗条足点附近磁场演化过程

S状暗条的形成过程
图二:S状暗条的形成过程

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  下面的图片看起来似乎是一张普通的夜空相片,但实际上这张画面上的每一个星点,都是活跃中的超大质量黑洞,每一个黑洞都正在吞噬其星系中心的物质,天文学家总共绘制了25,000个这样的点,是迄今为止最详尽的低频无线电波段黑洞地图。

LOFAR所摄,超大质量黑洞的星空照。

  当黑洞单纯的停在那里时,它们不会释放任何辐射,这使得它们难以被发现,但当黑洞在吸积其附近物质时,这些围绕着它的尘埃和气体盘在加速进入黑洞前会产生极高热,此时便会有多波段的辐射向宇宙四面八方发射出去,从而被远处的我们观察到。

  上图利用了覆盖在整个欧洲的低频望远镜阵列(LOw Frequency ARray,简称LOFAR)所得,这个干涉阵列由大约2万个无线电天线组成,分布在欧洲的52个地点。目前LOFAR是唯一一个能够以低于1亿赫兹的频率进行深度高解析成像的电波望远镜阵列,此次公布的资料包含了北天的4%。

  由于LOFAR是建造在地表的,故必须克服电离层障碍,这对于较低频率的无线电波来说更为严重,若频率低于5百万赫兹,电离层甚至是不透明的,故在相对于一般频率而言,穿透电离层时的必须根据大气状况而变化,为了解决这个问题,研究团队使用超级计算机,将每四秒重新校正一次电离层干扰,而在这阵列盯着天空256个小时里,修正的次数非常庞大,也因此让我们能看清楚超低频的天空,该研究结果发表在《天文学及天文物理学》期刊上。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  朱诺号太空船上由西南研究所主导观测极光的仪器,在去年春天意外发现木星云层上方的一道明亮的闪光,随后研究确定那是高层大气中明亮的流星体爆炸。

  朱诺号于2016年到达木星,所携带的紫外光谱仪(UVS)用于研究木星极光的形态,亮度和光谱特性。UVS偶尔会观察到极光区之外短暂局部的紫外线发射,包括2020年4月10日事件。团队表示:由于朱诺号会自转,这项事件仅观察17毫秒,我们不确定之前或之后的现象,但事件一定很短暂。因为在前后一圈面对此位置时都没看到它。

  在此之前,UVS曾观察到一组11次明亮的瞬态闪烁事件(TLE),持续1到2毫秒,它们被确定是高层大气闪电现象。团队最初认为4月10日的明亮闪光可能也是闪电,但事件至少持续了17毫秒,比TLE更长。它还具有非常不同的光谱特性,TLE和极光的光谱具有木星大气的主要成分——氢的特征,但4月10日事件则是平滑的黑体辐射曲线,认为是流星所造成的。进一步分析紫外线光谱,显示该辐射来自温度为9600 K的黑体,位于云顶上方220公里。依据其亮度,估计是由质量为250至1500公斤的物体撞击造成的。

  团队表示:舒梅克-李维九号彗星(Shoemaker-Levy 9)是目前所观测到的最大的木星撞击事件,彗星在1992年7月破裂,并于1994年7月相撞木星,科学家检测到在木星北半球相关的X射线辐射,且明显的撞击疤痕也持续了许多月。甚至撞击15年后,木星平流层里的95%水来自于彗星。木星遭受撞击的数量比地球大得多,因此撞击事件并不罕见。但是如此短暂以至于很少见到它们。从地球上只能看到大撞击,且需要幸运地在正确的时间将望远镜对准木星。在过去的十年中,业余天文学家成功捕捉到6次撞击事件。若持续以该仪器观测,有助于了解撞击频率与对星球大气的影响。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

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UVS测绘木星北半球,绿色显示为氢,黄色为流星撞击,表明在较长波长下有大量幅射。

资料来源:SciTechDaily

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发布单位:中国科学院国家天文台

  利用脉冲星计时阵探测纳赫兹引力波是目前天文学领域的热点前沿,理解其中的计时噪声并且提高计时精度会极大提高探测纳赫兹引力波的能力。

  近日,中国科学院国家天文台博士研究生冯毅及其导师李菂研究员和来自澳大利亚联邦科学与工业研究组织的George Hobbs博士领导的团队,利用FAST(500米口径球面射电望远镜)发现了脉冲星计时阵中的毫秒脉冲星J1022+1001的jitter噪声(计时噪声的一种)模式,是利用FAST更好理解毫秒脉冲星的jitter噪声的第一步,也表明FAST具有更好地探测纳赫兹引力波的潜力。

  目前三个国际脉冲星计时引力波探测合作组织(PPTA、EPTA和NANOGrav)已经运行十年有余,而探测灵敏度几乎接近了“发现”的水平,未来极有可能在五年内获得重大突破。理解脉冲星计时阵中的计时噪声并且提高计时精度会极大的提高探测纳赫兹引力波的能力。FAST是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜,降低脉冲星计时阵中的毫秒脉冲星的jitter噪声能显著提高FAST探测纳赫兹引力波的能力。利用FAST灵敏度高的巨大优势,冯毅等人通过分析J1022+1001的单脉冲,首次发现了毫秒脉冲星的jitter噪声的模式。如图所示,J1022+1001的单脉冲的计时残差分为三层,表明了jitter噪声具有模式。进一步的分析和利用这种jitter模式,有望提高脉冲星计时阵的计时精度,从而加速纳赫兹引力波的探测。这标志着FAST具有更好地探测纳赫兹引力波的潜力,期待FAST在未来引领纳赫兹引力波领域,并取得重大突破。

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J1022+1001的其中一千个单脉冲的计时残差,计时残差是分层的,这颗毫秒脉冲星的jitter存在模式。左:使用标准模板。右:使用的模板是左图中的计时残差最负的一类单脉冲生成的。

  本工作已发表在《美国天体物理杂志》,文章链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd326

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)

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