2021-12-01

1. An Isolated White Dwarf with a 70 second Spin Period

   发现了一个自转周期为$70.32\pm 0.04s$的孤立白矮星isolated white dwarf，在BG40滤光片中表现出29%的光度变化，在SDSS中的编号为SDSS J221141.80+113604.4，这是目前已知的旋转最快的孤立白矮星。它的质量大、转速快、磁场强、大气成分不寻常 - 氢氦混合大气以及相对于其冷却年龄较大的切向速度，这意味着其可能是双白矮星合并后的产物。

2. Investigating the structure of star-forming regions using INDICATE

   INDICATE用于量化一个区域每颗恒星属于某一星团的程度，并确定这种程度是否高于恒星形成区的随机期望值。但是这种方法不能用于量化一个区域的整体结构。

   这个方法。先找到一群恒星在笛卡尔坐标系中的边界，取边界画立方体，在这个立方体中根据恒星数密度随机产生新的恒星。计算真实恒星与生成恒星之间最近的距离（比如与恒星最近的五颗生成恒星的距离的最大值），取所有恒星这一距离的平均值，并重新计数这一半径内的恒星数量$N_{\overline{r}}$

   $$I_j=N_{\overline{r}}/N$$

3. Gravitational wave sources in our Galactic backyard: Predictions for BHBH, BHNS and NSNS binaries detectable with LISA

   文章通过致密双星的演化算法结合银河系结构形成、恒星形成历史、化学演化历史的模型来模拟

   

   看LISA能够在4-10年的人物事件里探测到多少不同类型的双致密天体

   

   目前我们对于双致密天体的形成和演化还知之甚少，模拟用到了很多假设，结果也有很大的不确定性。按照文章的预测，LISA在10年的时间里能探测到的双黑洞在9到238个之间，中子星-黑洞对在3-289个之间，双中子星系统在4-57个之间，而数量预测的不确定性在两个数量级左右。文章数据在这里，代码在这里。

2021-12-02

1. Constraints on the production of phosphine by Venusian volcanoes

   火山活动有可能是金星磷化氢的来源。深层地幔磷化物直接喷发是不现实的，但较浅的物质可能被喷发到地表。有效的将物质运输到云层的爆炸性喷发需要海洋：岩浆相互作用或水合海洋地壳的俯冲，但这两种情况在现代金星上都不存在。

   因此，将喷发的物质运送到与观察到的$P{H}_3$一致的高度似乎非常低效的，要解释云层中$1\mathrm{p}\mathrm{p}\mathrm{b}$的浓度，至少需要$21,600k{m}^3/year$的喷发量，这比历史上的任何火山喷发率都要大，并且会产生一些可以探测的后果。

2021-12-03

1. Why haven't the observed high-frequency QPOs been produced by (MHD) computer simulations of black hole accretion disks?

   将Wagoner & Tandon (2021)的一些预测与Reynolds & Miller (2009)的MHD数值模拟进行比较，看来，MHD模拟的运行时间不够长，数值阻尼也不够小，无法产生观察到的高频QPOs。

2021-12-06

1. Could TDE outflows produce the PeV neutrino events?

   超高能中微子的起源缺乏观测证据，也不知道其物理机制。IceCube-191001A与其之前6个月被探测到的光学潮汐瓦解事件TDE AT2019dsg相关联。数值模拟和观测结果表明，TDE可以产生超快的外流与超大质量黑洞附近的云层相互作用，产生的激波中质子可以被加速到$\sim 60\mathrm{P}\mathrm{e}\mathrm{V}$，外流速度为$0.07c$，动能光度为${10}^{45}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}/\mathrm{s}$。PeV中微子可以由强子反应产生。从TDE中心逃出的外流与云层碰撞可以自然地解释半年的时间延迟。

2021-12-07

1. Audio Universe Tour of the Solar System: using sound to make the Universe more accessible

   太阳系数据转换为声音，比如“听着行星出现在欧南台的望远镜上”，代码在这里。

2. Detecting Fast Radio Bursts in the Milky Way

   评估了一系列ISM模型、空间分布和光度函数，银河系中可以被STARE2探测到的FRB事件的比例。由于ISM的散射，只有一部分可以被探测到。

   

2021-12-08

1. Searching for Anomalies in the ZTF Catalog of Periodic Variable Stars

   跟2021-11-30第一篇是一样的文章，不知道为什么换作者了。

2. Constraining Primordial Black Hole Dark Matter with CHIME Fast Radio Bursts

   FRB的强引力透镜被认为是对原始黑洞暗物质的一种相对干净的探针。使用本征的爆发宽度和每个FRB的flux-ratio threshold计算PBH暗物质的界限。

2021-12-09

1. A New Classification Model for the ZTF Catalog of Periodic Variable Stars

   给ZTF的周期变星Chan et al. 2021训练一个分类模型，使用convolutional-VAE和hierarchical random forest，源的标签与SIMBAD交叉匹配，得到$31541$个匹配成功的源。分成两层13类。

   • Active Galactic Nuclei-like objects (AGNL, including blazars and quasars)
   • Cepheids (CEP)
   • Eclipsing binaries (EB)
   • Long-period variables (LPV)
   • Mira variables (Mira)
   • RR Lyraes (RR)
   • Catch-all categories of other pulsating variables (Puloth)
   • Peculiar types (Pec).
     • Carbon stars (C-Type), horizontal branch stars (HB), red giant branch stars (RGB), S-Type stars (S-Type), young stellar object-like (YSOL), and other variables (Voth).

   为了解决训练集不平衡的问题，使用imbalanced-learn，表现数据可以从这里获得。

2. The Pantheon+ Type Ia Supernova Sample: The Full Dataset and Light-Curve Release

   Pantheon+是SH0ES团队从18个不同时期的SNIa项目给出的1701个超新星的多波段光变曲线。Pantheon+样本背后的观测数据涉及了25个不同的测光系统和105个不同的滤光片。为了保证测光系统定标的可靠性，最新的Pantheon+样本建立了一个模型同时去拟合所有这些测光系统之间的偏差，生成了非常壮观的协方差矩阵，这样每个不同的项目在宇宙学参数测量上的系统误差都可以估计。按照文章的估计，Pantheon+可以把暗能量的状态方程参数限制到3%的水平上，并且给出误差在 $1\mathrm{k}\mathrm{m}/\mathrm{s}/\mathrm{M}\mathrm{p}\mathrm{c}$ 水平的哈勃常数限制。数据和文章发布在这里。

   

2021-12-10

1. A Comprehensive Measurement of the Local Value of the Hubble Constant with 1 km/s/Mpc Uncertainty from the Hubble Space Telescope and the SH0ES Team

   使用HST测量了$z<0.01$的所有合适的SNe Ia Cepheids造父变星样本，计算出的哈勃常数为$H_0=73.04\pm 1.04\mathrm{k}\mathrm{m}/\mathrm{s}/\mathrm{M}\mathrm{p}\mathrm{c}$，和Planck微波背景辐射的测量的偏差接近$5\sigma$。也即局域宇宙的哈勃常数要大于宇宙学途径测量的哈勃常数，造成这一差异的原因尚未可知。

   

2. The design and implementation of GECAM satellite payload performance monitoring software

   The Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor (GECAM)是引力波高能电磁对应体全天监测器，今天arXiv贴了一堆关于这个卫星的文章，高能所的卫星，也叫做“怀柔一号”。这个卫星主要是为了发现对应引力波的伽马射线暴。

3. Evidence for a Compact Object in the Aftermath of the Extra-Galactic Transient AT2018cow

   The brightest Fast Blue Optical Transients (FBOTs)，是一类新的天体物理现象，来自银河系外，尚未可知其起源。它们在不到一周的时间内达到最大光度，并在几个月内光度下降，大质量恒星塌缩无法解释，因为大质量恒星是由镍-56驱动的，演化更慢。

   文章描述了一个FBOTs源的软X射线辐射存在准周期振荡的证据，频率为$224Hz$，也即$4.4ms$，显著性$3.7\sigma$，在60天内持续了10亿个周期。高频的QPOs证明AT2018cow是一个致密天体，可能是小于$850M_{\odot }$的中子星或者黑洞。

   

   Power Density Spectrum，功率谱是傅里叶变换得到的。记光子到达的时间序列为$x(t)$，定义均值和自相关函数为时间平均值：

   $$\begin{array}{rl}& {\mu }_x=\underset{T\to \mathrm{\infty }}{lim}\frac{1}{2T}{\int }_{-T}^{T}x(t)dt\\ & {\varphi }_{xx}(\tau )=\underset{T\to \mathrm{\infty }}{lim}\frac{1}{2T}{\int }_{-T}^{T}x(t)x(t+\tau )dt\end{array}$$

   由于自相关函数${\varphi }_{xx}(\tau )={\varphi }_{xx}(-\tau )$，则PDS可以写为：

   $$\begin{array}{rl}& P_{xx}(f)=2{\int }_0^{\mathrm{\infty }}{\varphi }_{xx}(\tau )\cos (2\pi f\tau )d\tau =\underset{T\to \mathrm{\infty }}{lim}\frac{|X(f){|}^2}{2T}\\ & X(f)=\underset{T\to \mathrm{\infty }}{lim}{\int }_{-T}^{T}x(t)e^{-i2\pi ft}dt\end{array}$$

   详细内容可见X-Ray Power Density Spectra of Black Hole Binaries: A New Deadtime Model for the RXTE PCA。

2021-12-13

1. Lecture notes on inflation and primordial black holes

   关于single-field inflation和原初黑洞的讲义，课程在这里。原初黑洞是由single-field inflation with ultra-slow-roll结束时留下的密度涨落产生的。

2021-12-14

1. Synchronous Satellites of Venus

   长期以来，人们认为金星的同步卫星是不稳定的。文章使用Poincare's surface of section技术表明，在金星的Hill sphere外运行的同步卫星在几个世纪里是相当稳定的。

2021-12-15

1. The Fast Radio Burst-emitting magnetar SGR 1935+2154 -- proper motion and variability from long-term Hubble Space Telescope monitoring

   使用HST从2021年6月开始对SGR 1935+2154做观测，亮度与之前相比亮了$1.5-2.5$倍，在分钟到小时的时间尺度上没有检测到近红外波段的明显变化，同时X射线波段表示这个源处于宁静状态。测量的到的自行速度为$3.1\pm 1.5\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{s}/\mathrm{y}\mathrm{r}$，自行方向表明其起源非常接近SNR G57.2+08的几何中心。

   若采用其距离为$6.6\pm 0.7\mathrm{k}\mathrm{p}\mathrm{c}$，则切向速度为$97\pm 48\mathrm{k}\mathrm{m}/\mathrm{s}$，则这一速度是磁星中启动速度最低的。另外一点，在整理现有的少数磁星启动速度时，发现其分布与普通脉冲星启动速度分布完全一致。

2021-12-16

1. Multi-wavelength quasi-periodic pulsations in a stellar superflare

   KIC 8093473是一颗M3V类型的恒星，在对其White Light和Soft X-ray的观测中，探测到了一个超级耀斑，比已知的太阳耀斑强1000倍。并在WL和SXR波段分别发现了3小时和1.5小时的QPP，这是第一次在热辐射和非热辐射中同时分析恒星耀斑中的振荡过程，传统上认为这些振荡过程分别来自恒星的色球层和日冕。

   太阳耀斑按照软X射线分类，一次X级耀斑的亮度是${10}^{-4}\mathrm{W}/{\mathrm{m}}^2$，按各向同性假设，推算到太阳上亮度为$2.8\times {10}^{26}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}/\mathrm{s}$，亮1000倍即$2.8\times {10}^{29}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}/\mathrm{s}$，太阳黑体辐射的亮度为$3.8\times {10}^{33}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}/\mathrm{s}$。一个${10}^{40}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}$的快速射电暴相当于太阳一个月内释放的能量。地球所有水总质量（包括所有相存储在任何地方的水）为$1.4\times {10}^{21}\mathrm{k}\mathrm{g}$，海水总质量为$1.35\times {10}^{21}\mathrm{k}\mathrm{g}$，太阳1s释放的能量足够把海水烧开9次（比热容4000，室温20度），一个快速射电暴可以把海水烧开两千三百万次。

2. Principles of Gravitational-Wave Detection with Pulsar Timing Arrays

   总结了脉冲星计时阵探测引力波的基础知识，以及最近主要脉冲星计时阵的结果。

2021-12-17

1. Revealing the Field Sub-subgiant Population Using a Catalog of Active Giant Stars and Gaia EDR3

   Sub-subgiant stars, SSG，亚次巨星是赫罗图中位于亚巨星/巨星支下方，即相比于正常的巨星又红又暗。这个区域并没有被标准的恒星演化轨迹填充。这样的恒星存在的一种假设是，由于近距离双星中tidal synchronization，潮汐锁定导致亚巨星/巨星快速旋转，产生的强磁场抑制了对流，产生了大的星斑，半径膨胀，使平均表面温度和光度降低。

   将巨双星RS CVns目录与Gaia EDR3交叉匹配，筛选出在14Gyr、金属丰度高的等龄线下方的恒星作为SSG候选，共有448颗，其中大部分周期很短，与已知的SSG旋转周期2-20天相符。说明SSG只是RS CVns系统演化过程中的一个正常阶段。

2021-12-20

1. Future radioisotope measurements to clarify the origin of deep-ocean 244Pu

   在地球深海沉积物中发现了${}^{244}Pu$，spanning过去$10\mathrm{M}\mathrm{y}\mathrm{r}$，这期间附近有超新星的两个${}^{60}Fe$的脉冲。${}^{244}Pu$是r-process过程的产物之一，但不知其是在超新星中产生的，还是更早期的千新星中产生的。可以通过测量其它r-process产生的放射性同位素，如深海或者月岩中的${}^{129}I$和${}^{182}Hf$。

2021-12-21

1. Sudden discharge of young charged magnetars as a new model for FRBs

   快速射电暴模型，带电的年轻磁星突然放电，由断裂产生的强电场和磁重联加速粒子产生曲率辐射。在总电荷量为$\sim {10}^{20}C$时，放电和发射的时间尺度是几毫秒，相干脉冲的总发射功率为$P_{tot}\sim {10}^{42-43}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{g}/\mathrm{s}$，频率范围也与观测一致。但无法解释事件率等其它一系列内容。

2. Luminosity functions consistent with a pulsar-dominated Galactic Center Excess

   银河系中心区域有GeV量级的伽马射线过剩可能是新的毫秒脉冲星群导致的。将这个星群的几种光度函数与过剩的通量进行比较，解释这一现象需要的脉冲星总数在$O(10,000-100,000)$之间。

2021-12-22

1. The initial mass function of stars and the star-formation rates of galaxies

   是《星系的恒星形成率》一书的第二章，ISBN 9781107184169。星系的恒星形成率是星系演化的一个重要制约因素，SFR的探针受到恒星质量分布IMF的影响。大质量恒星主导星系光度，低质量恒星主导恒星数量，会导致星系气体增加率和气体消耗时间尺度的错误。

   在这一章中，讨论IMF和gwIMF的基本属性，以及由测量和理论表明IMF的系统变化，以及对星系的SFR的影响。

2. FETCH: A deep-learning based classifier for fast transient classification

   去年的一个用来做FRB数据分类的网络，简单的CNN，只能做候选体的分类，输入是时间-频率和时间-色散的数据。

   这是一个所谓的The Petabyte FRB Search Project的一部分，其中有一个项目用来做FBR单脉冲拟合的，有多个参数，包括中心频率、频率带宽、到达时间、DM、峰值流量、散射时标、宽度。似然函数是

   $$\begin{array}{rl}\mathcal{F}(f,t|S,{\mu }_f,{\sigma }_f,{\mu }_{DM},{\sigma }_t,{\tau }_{sc})& =S\times 2.355{\sigma }_f\times {\mathcal{P}}_f(t|{\mu }_{DM},{\sigma }_t,{\tau }_{sc})\times \mathcal{G}(f|{\mu }_f,{\sigma }_f)\\ \mathcal{G}(f|{\mu }_f,{\sigma }_f)& =\frac{1}{{\sigma }_f\sqrt{2\pi }}\exp (-\frac{1}{2}\frac{(x-{\mu }_f{)}^2}{{\sigma }_f^2})\\ {\mathcal{P}}_f(t|{\mu }_{DM},{\sigma }_t,{\tau }_{sc})& =\frac{1}{2{\tau }_{sc}}\{1+\text{erf}\left[\frac{t-({\mu }_{DM}+{\sigma }_t^2/{\tau }_{sc})}{{\sigma }_t\sqrt{2}}\right]\}\\ & \times \exp \left(\frac{{\sigma }_t^2}{2{\tau }_{sc}^2}\right)\times \exp \left(\frac{t-{\mu }_{DM}}{{\tau }_{sc}}\right)\\ {\mu }_{DM}& ={\mu }_t-4.148808\times {10}^3\mathrm{D}\mathrm{M}(\frac{1}{f^2}-\frac{1}{f_{top}^2})\\ {\tau }_{sc}(f)& ={\tau }_{sc}{\left(\frac{f}{f_{ref}}\right)}^{-4}\end{array}$$

2021-12-23

1. Analytical Modelling of Exoplanet Transit Specroscopy with Dimensional Analysis and Symbolic Regression

   使用量纲分析和符号回归分析系外行星的凌星光谱，从中提取系外行星的物理特性和大气化学成分。这个过程中涉及到的物理量与单位如下表

   符号	物理量	SI单位
   $R_0$	reference raduis	$m$
   $R_S$	stellar raduis	$m$
   $k_B$	Boltzmann constant	$m^{2}kg{s}^{-2}{K}^{-1}$
   $T$	temperature	$K$
   $m$	mean molecular mass	$kg$
   $g$	surface gravity	$m{s}^{-2}$
   $P_0$	reference pressure at R0	$m^{-1}kg{s}^{-2}$
   $\kappa$	cross-section per unit mass	$m^{2}k{g}^{-1}$

   $\pi$定理告诉我们，上述这些量可以组成4个无量纲的量

   $${\pi }_1=\frac{R_0{R}_S{m}^2{P}_0^2{\kappa }^2}{k_B^2{T}^2}{\pi }_2=\frac{P_0\kappa }{g}{\pi }_3=\frac{R_0}{R_S}{\pi }_4=\frac{R_0{R}_S}{m\kappa }$$

   由于

   $${\pi }_1={\left(\frac{R_{0}mg}{k_{B}T}\right)}^2\frac{{\pi }_2^2}{{\pi }_3}{\pi }_4=\frac{R_0^2}{m\kappa }\frac{1}{{\pi }_3}$$

   因此可以将${\pi }_1$和${\pi }_4$两个无量纲量化简到

   $${\pi }_1=\frac{R_{0}mg}{k_{B}T}{\pi }_4=\frac{R_0^2}{m\kappa }$$

   光谱则应该是

   $$M(\lambda )\sim {\left(\frac{R_0}{R_S}\right)}^2\times f^2({\pi }_1,{\pi }_2(\lambda ),{\pi }_3,{\pi }_4(\lambda ))$$

   之后用符号回归拟合光谱

   $$f({\pi }_1,{\pi }_2,{\pi }_3,{\pi }_4)=\frac{\ln (4.4645{\pi }_2\sqrt{{\pi }_1})}{{\pi }_1}$$

   可以看到${\pi }_3$和${\pi }_4$是无关变量，与以前从物理出发推导的结果 Heng & Kitzmann (2017) 一致。

2021-12-24

1. Prediction of Astrometric-Microlensing Events from Gaia eDR3 Proper Motions

   微引力透镜可以以百分之几的精度确定透镜恒星的质量。从Gaia数据中找到大约500,000颗${\mu }_{tot}>100\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{s}/\mathrm{y}\mathrm{r}$的高精度测量恒星，并在其路径中搜索背景恒星，预测透镜和源的未来位置，确定预期的位置移动和放大率。

   比如其中有一颗白矮星4053455379420641152，在2025年将经过一颗$G=20.25mag$的恒星，导致$\delta {\theta }_{+}={1.2}_{-0.5}^{+2.0}\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{s}$的图像移动。

   

2. An Early Transition to Magnetic Supercriticality in Star Formation

   庆道冲的文章，测量HINSA处的圆偏振，以塞曼效应测量磁场强度，证明L1544的磁场强度已经非常微弱。

2021-12-27

圣诞节停更。

2021-12-28

1. One Small Step for an Inflaton, One Giant Leap for Inflation: a novel non-Gaussian tail and primordial black holes

   Even a tiny step in the inflaton potential can change our perception of primordial non-Gaussianities of the curvature perturbation.

   在single-field暴涨中，暴涨子势的微小变化也会使曲率扰动分布的尾部产生高度非高斯的形状，这可以使原初黑洞数量大大增加，也可以使其完全消失。

2021-12-29

元旦停更。

2021-12-30

1. Astronomical Image Colorization and upscaling with Generative Adversarial Networks

   在训练好的ResNet-18的基础上fine-tune，对天文图像着色并实现超分辨率。

   

2021-12-31

今天也停更。