昊平40米天线开展快速射电爆搜寻及单脉冲观测研究

Recently, a number of isolated fast radio bursts (FRBs) have been discovered that last for a time scale of milliseconds, which is a very hot research area in recent years. FRB are characterized by short duration, high brightness and large DM(dispersion measure) , which suggests an extragalactic origin. By now, total 33 FRBs have been observed. As for the high burst rate ~10000/sky/day, few FRB bursts were detected, which provide little information to study, the FRB's origin is still a mystery. The detecting rate of FRB is related with antenna sensitivity, sky coverage and length of observation time. Observing data are often corrupted by the presence of RFI (Radio Frequecy Interference) , so it is difficult to be detected. Although, large radio telescope (60 m above) has higher sensitivity, but narrower field-of-view and little observing time, that lead to low detection rate of FRB . Haopin 40 m radio telescope operated by National Time Service Center of CAS, Here we investigate the character of FRB from surveys and individual pulse, which carried out by Haoping 40 m telescope. The main researches contains establishment of Haoping 40 m FRB observing systerm; FRB burst detection algorithm; RFI removal technique; strong individual pulse observation.

近年来国际上探测到一些持续时间毫秒量级的射电脉冲爆发，称为快速射电爆FRB(Fast Radio Burst)，FRB的研究已成为近年来射电领域一个热点。FRB具有爆发持续时间短、辐射流量大、色散量大、来自河外星系等特点。截止目前共探测到33个，相对于其高的爆发率~1万/天，目前探测到的FRB数目很少，为深入研究提供的信息量很少，关于FRB的起源仍然是个迷。FRB的探测率与天线灵敏度、天区覆盖和观测时长等有关，且观测数据容易受无线电干扰污染，因此较难探测到。目前国内外的大型射电望远镜虽有灵敏度优势，但是天线波束小，且观测项目多，用于FRB搜寻时间有限，使的FRB的探测率低。本项目将利用中国科学院国家授时中心昊平40米天线开展FRB搜寻及脉冲星的单脉冲观测研究，主要研究包括：昊平40米天线FRB搜寻系统的建立；FRB搜寻技术研究；无线电干扰消除算法研究；脉冲星的单脉冲观测研究。

快速射电爆FRB(Fast Radio Burst)是指辐射持续时间为毫秒量级射电脉冲爆发的天体源，是目前国际研究热点。根据目前探测到的FRB数目推算，FRB的爆发率为~1万/天，但目前探测到的FRB数目相对较少，关于FRB的起源以及辐射机制等仍然是个迷。本项目将利用中国科学院国家授时中心昊平40米射电望远镜开展FRB搜寻及脉冲星的单脉冲辐射特性研究。具体研究内容包括：昊平40米射电望远镜FRB搜寻系统的建立；FRB搜寻技术研究；无线电干扰消除算法研究；脉冲星的单脉冲辐射特性研究。本项目通过对昊平40米天线L波段左旋信号接收机改造，提升了天线L波段脉冲星观测能力，将脉冲星TOA测量精度由约240ns提升到150ns左右；建成了FRB搜寻数据处理系统，利用昊平40米天线对已知的两颗FRB重复爆发源FRB121102和FRB180916进行了多次跟踪观测，探测到来自1个FRB121102的爆发，并在《天文学家电报》上发布,详见2019ATel13090；完成了基于中值滤波和FFT滤波的两种消干扰算法研究，对于无线电干扰污染比较弱的数据，中值滤波消干扰算法可将脉冲轮廓信噪比提升约50%，FFT滤波算法可将脉冲轮廓信噪比提升约30%。对于无线电干扰污染严重的数据，两种算法对脉冲星轮廓信噪比都提升3倍以上；开展了脉冲星J0834-4510单脉冲爆发特性研究，研究了单脉冲信号辐射强度、脉冲半宽、辐射能量分布、强单脉冲信号和双峰结构单脉冲信号等方面的特性。本项目探测到了观测时间内辐射的所有单脉冲，其中，探测到48个强单脉冲，爆发率为1.26%。探测到两种类型的双峰结构单脉冲，其爆发率为0.002%。通过研究发现强单脉冲和双峰结构单脉冲对平均脉冲轮廓的影响是不同的。双峰单脉冲对积分轮廓的两个边缘有影响，强单脉冲对积分轮廓的上升沿有影响。