利用MUSIC算法分析BLLac天体S50716+714光变周期术.PDF

第 53卷 第 l期 天 文 学 报 VoI．53 NO．1 2012年 1月 ACTA ASTRONOMICA SINICA Jan．．2012 利用MUSIC算法分析 BLLac天体 S50716+714光变周期术 唐 洁 十 (陕西理工学院物理与电信工程学院汉中723001) 摘要 将基于多重信号分类的MUSIC谱估计算法引入BLLac天体光变周期分析 中．给出了MUSIC算法的基本原理，利用模拟信号检测了算法的频谱分辨率．从大量文 献中收集了BLLac天体 S50716+714光学 V、R、I3个波段从 1994年到2008年的 有效观测数据，用 MUSIC算法和平均周期图算法分别计算了它们的光变周期，发现存在 两个主要光变周期：一个是 (3．33±0．O8)yr的周期，另一个是 (1．24土0．O1)yr的周期． 对这两种算法的周期估计性能进行了比较，结果表明，MUSIC谱估计算法对样本长度要 求较低，具有良好的分辨特性和抗噪声能力，能提高在样本长度较短情况下光变周期分析 的准确性． 关键词 蝎虎天体：个别，星系：基本参数，方法：分析 中图分类号：P157； 文献标识码：A 1 引言 光变是指天体辐射流量随时间的变化，研究活动星系核的光变是一项极有意义的工 作．BLLac天体作为活动星系核中重要的一个子类，光变现象十分激烈，各个观测波段 都观测到了光变，光变时标跨度从几天到几年．随着观测技术的进步和高精尖端观测设 备的利用，甚至观测到了小时量级、秒量级的光变时标．光变时标、不同波段光变的关联 性以及时间延迟等为我们提供了许多了解 BLLac天体中心结构及其物理过程的重要信 息，如利用光变时标可以估计辐射区半径大小、亮温度等 【． 分析光变周期的方法有很多，选择一种有效的周期分析方法显得特别重要．Jurkevich 方法、离散相关分析法、CLEAN算法、功率谱分析方法、小波分析方法、高阶谱分析 方法、结构函数法等方法常用来分析光变资料的周期．经典谱估计法中的周期图谱分析 法、现代谱估计法中的自回归模型法、高阶谱分析方法中的双谱分析方法等我们进行过 较多对比研究，结果表明这些方法分析长周期光变是有效的 [2-6]，但这些周期分析方法 的采用有一定的条件和局限性，若能同时采用几种不同的统计分析方法对数据进行对比 2010—1i一08收到原稿，201108—15收到修改稿 陕西省教育厅专项科研基金项目(11JK0903)资助 十tj168~163．tom 2 天 文 学 报 53卷 分析，可以获得较为可信的结论．本文引入利用特征值分解来处理的MUSIC算法，它可 用于空间测向和功率谱估计．最近几年，MUSIC算法被大量学者成功地应用于波束到 达方向的估计，而另一重要功能功率谱估计，还很少见于文献．这种算法所需要的先验 信息较少，具备了现代谱估计算法的高分辨特性，对样本长度要求较低，原理上比较简 单，运用这种方法能够在低信噪比下得到高分辨率和高稳定性的谱估计． s50716+714是一颗著名的BLLac天体，长期以来一直受到关注，如 Impey等 [】 对 s50716+714进行了长达 3yr的光学观测，Qian等 IS]从 1994年到 2000年在中国科 学院国家天文台兴隆观测站对 s50716+714进行了光学观测，Nesci等 0[]从 1995年 2 月到 2003年 3月对 S50716+714光学波段的光变进行了观测．由于其观测数据较多，已 有很多学者用不同方法得到大致相同的长光变周期． 本文概括介绍了MUSIC功率谱估计方法的基本原理，将 MUSIC算法用低信噪比的 模拟信号进行检验，为了验证 MUSIC算法用于长周期光变分析的优良性能，采取了与周 期图算法进行比较的方式．为了对比不同周期分析方法应用效果，将 MUSIC谱估计算法 和平均周期图算法用在 BLLac天体 S50716+714光学V、R、I3个波段的历史光