从海量星系光谱中搜索超新星候选光谱

完善了一种在海量星系光谱中快速搜索超新星光谱的方法.该方法主要包括五个步骤,第一,光谱的预处理,包括去噪、退红移等处理过程;第二,对每一条光谱进行星系成分和超新星成分的快速分解,并计算本文定义的超新星统计特征描述向量;第三,样本约减,即利用基于局部孤立性因子的离群搜索算法对海量光谱数据样本进行约减;第四,对约减后的结果与所有模板进行交叉相关匹配,根据匹配结果及相应参数获得初步的超新星候选光谱;第五,人工排除,即根据超新星光谱明显的谱线特征排除一些误匹配结果,最终得到特征相对明显的超新星候选光谱.根据上述方法,对选自美国斯隆数字巡天第七期释放数据(SDSS-DR7)的具有较高信噪比的294843条星系光谱进行搜索,获得了36条含爆发超新星的星系光谱侯选,其中9个为本文首次发现并报告,15个已以快报形式被本文作者公开报告,另外12个为已发现并公开命名的超新星光谱.根据最匹配模板的类型,24个未命名的超新星候选光谱包括20个Ia型,3个Ic型和1个II型样本.     

基于广义判别分析的光谱分类

提出了基于广义判别分析(generalized discriminant analysis, GDA)方法对恒星(Star)、星系(Galaxy)和类星体(Quasars)的光谱进行分类。广义判别分析将核技巧与Fisher判别分析结合起来,通过非线性映射将样本集映射到高维特征空间F,在F空间中进行线性判别分析。实验对比了LDA, GDA, PCA, KPCA算法对于恒星、星系和类星体的光谱分类性能。结果表明基于GDA的算法对于这3种类型光谱的分类正确率最高,LDA次之;尽管KPCA也是一种基于核的方法,但是选择主成分个数较少时效果较差,甚至低于LDA;基于PCA的分类效果最差。     

一种基于小波变换的晚型星自动识别方法

我国正在执行的大型巡天计划(LAMOST计划),急需晚型星的自动识别系统。然而,在文献中尚未见到关于对晚型星有效自动处理方法的报道。文章旨在探索研究对晚型星自动处理的有效方法。在文章中,晚型星主要是指具有较强分子吸收带的恒星,主要包括富氧的M, L和T型星以及富碳的C星。通过研究我们发现： 对晚型星光谱进行5层小波变换后,第5层小波系数的频谱具有单峰分布的特性,其能量主要集中在以单峰为中心的特征区间内;对于其他类型的光谱,相应的频谱具有多峰分布的特点,其频谱能量比较分散,它们在晚型星特征区间内的频谱能量非常有限。基于上述发现,给出了一种基于小波变换的晚型星自动识别方法。实验表明该方法是切实可行的并且具有相当好的鲁棒性。     

基于二元PCA特征谱的星系光谱成分快速扣除

实际观测天体目标光谱如超新星和活动星系核光谱常常混有寄主星系成分,这对目标天体光谱的类别和性质证认识别会造成困难。文章提出了一种快速有效的称为二元PCA特征谱分解的星系扣除算法。该算法首先计算了星系样本模板库和超新星样本模板库各自的PCA特征光谱,然后对特征光谱组通过正交变换得到混合空间的一组标准正交基,进而利用混合光谱在该标准正交基上的分解系数计算该光谱在原特征光谱组的分解系数,获得星系超新星混合光谱的快速分解,系数计算也可通过SVD矩阵分解得到,但计算效率较低。实验表明,该方法优于常用的直接PCA投影重构分解方法,与另一种χ2模板拟合方法扣除星系成分相比,在保持分解效果基本不变的前提下,时间消耗则大大降低,从而使该方法可应用到大规模光谱数据处理中。     

自适应增强方法在光谱自动分类中的应用

针对活动星系核(AGN)光谱中发射线的不同特征,在恢复到静止系状态后的光谱上截取具有有效特征的波段范围,采用自适应增强(Adaboost)的方法,对宽线和窄线AGNs进行特征融合的分类实验,经分析,确定了以Hα和[NⅡ]发射线为主的波段为宽线和窄线AGNs光谱的主要区别特征。再单独对Hα和[NⅡ]发射线为主的波段,用自适应增强的方法对其进行光谱分类。自适应增强方法在训练过程中不断地加入“弱分类器”,直到达到某个预定的足够小的误差率或一定的循环次数,最后构成的总体分类器的分类判决由这些“弱分类器”各自的判决结果的投票来决定。此方法不需要事先调节参数,且“弱分类器”的分类结果只需好于随机猜测,算法简单。实验证明,对于单独采用以Hα和[NⅡ]发射线为主的波段,自适应增强方法能达到较好的分类效果,从而可有效地应用于大型光谱巡天所产生的活动星系核光谱的自动分类中。     

星系光谱的400.0 nm跳变点的自动测量技术

本文给出星系光谱中的400.0nm跳变点位置和跳变值的自动测量方法,利用小波变换和离散卷积等技术,避免了对每条光谱进行繁琐的测量,可以作为星系光谱研究的预处理步骤。     

谱线自动提取的小波变换零交叉点方法

将原始光谱进行小波变换,然后研究谱线在小波变换域内呈现的特性,通过引入上、下零交叉点的概念,分析并得到吸收线和发射线分别对应于不同类型的零交叉点的结论。提出一种小波变换零交叉点方法用于提取谱线和拟合连续谱,与传统方法相比,该方法可以同时得到连续谱和谱线,并且无需专门去噪处理,克服了传统方法因拟合连续谱失真和去噪过程中带来的误差导致提取谱线不准确的缺点。通过对恒星、近邻星系等的试验表明,该方法是有效的, 对特征参数计算和基于谱线的光谱分类是非常有利的。     

用于红移测量的基于密度估计的模板匹配法

文章给出了一种基于密度估计的模板匹配法来确定红移,将确定红移问题转化为寻找密度最大点问题。该方法首先利用基于均值漂移的谱线自动提取方法提取出特征谱线;再根据提取出的特征波长序列与模板的谱线表,由红移公式构造出一个数据集Z;最后,寻找数据集中的密度最大点,对密度最大点的ε-邻域中的点进行平均得到红移值。该方法利用了特征波长和谱线类型信息,可以处理各种类型的天体。在构造数据集时忽略谱线类型不匹配及特征波长明显不匹配的情况,这就去除了很大的干扰并且加快了运行速度。试验结果表明：该方法的稳定性较好,正确率也较高。     

二十八宿的形成与演变

二十八宿的起源是中国天文学史中的重要问题.使用天文计算的方法,以二十八宿与天赤道符合的程度、月行宿度和对偶情况,确定二十八宿体系的形成年代为公元前5670年左右.在此基础上,讨论了二十八宿体系的演变和起源的过程.