信号寻找及其时频分析

HXMT has accumulated a large amount of observation data, and the deep mining of these data is very helpful for the scientific output. This project focuses on searching for gamma-ray bursts, X-ray bursts and some periodic and quasi-periodic signals. According to the characteristics of these signals and HXMT data, we want to develop some algorithms of searching. Time-frequency analysis of gamma-ray bursts, periodic and quasi-periodic signals will be done, and then some time-frequency analysis tools will be developed.

HXMT目前已经积累了海量的观测数据，对这些数据的深度挖掘对科学产出有很大帮助。本项目重点对伽马射线暴、X射线暴及一些周期、准周期信号进行寻找，根据这些信号和HXMT数据特点，发展一套数据搜索算法，并对伽马射线暴，周期及准周期信号做时频分析，进而发展一些时频分析方法等。

本工作的目的是在HXMT等卫星海量数据中寻找和识别感兴趣的信号，并研究这些信号的特点，尤其是时频特点。本研究以高能望远镜的毛刺信号为研究中心，给出了毛刺事例的识别方法及毛刺的统计特点，发现它们对应宇宙线高能质子。毛刺计数率以每年10%的速率下降，这与AMS近年观测结果不符，然而HXMT卫星上的粒子监测器计数与AMS比较一致，即空间粒子流量在变大（与太阳活动反相关）。随后我们研究了毛刺与太阳耀斑的关系，并在2022年4月21日的一次耀斑观测中，发现X射线耀斑前兆阶段出现一系列准周期脉动，它们的持续时间为4-6秒，成对出现，看起来像双峰结构，并且在微波段也发现了类似的对应结构。耀斑前兆阶段的周期为7.3秒，在爆发阶段为12.8秒。这与电流环合并模型相符。这是本工作的一个亮度。我们证明了HE的有效面积没有变化，这一特点是通过研究Crab流量的演化获得。HXMT数据中发现Crab的X射线流量下降率为每年0.2-0.4%，这与NICER，HEXTE，PCA获得结果一致，且谱指数随时间没有变化，X射线流量与脉冲星自转能损的关系为LX~LSD1.48±0.18，且与相位及能量无显著变化。我们也研究了南大西洋异常区，并对其中心及中心移动进行了统计研究，给出了它的范围、中心点位置及移动速率等。这样，我们验证了毛刺下降的真实性，最终我们得到毛刺计数下降与氦气泄露，绝缘体激化有关，这是本研究最大的难点。一系列耀斑的周期性分析及黑洞暂现源的准周期振荡分析，以及利用相干方法搜索爆发现象等都是时变分析方面的进展。这样，本研究发现了一次不寻常的耀斑，找到了毛刺信号的起源，验证了载荷的稳定性等。