天文大数据研讨班第三期：天关卫星时代的X射线天文学 （2025·云南昆明）
进入巡天大数据时代后，X射线天文学正迎来新的发展机遇。近年来，我国在该领域的投入持续加大，多个重大空间项目相继推进。其中，天关卫星（EP）已于2024年1月9日成功发射，目前已进入正式科学运行阶段。天关卫星将通过持续巡天观测积累海量X射线数据，为研究活动星系核、黑洞潮汐瓦解事件、X射线双星、伽马射线暴、超新星、恒星耀发等多个前沿领域提供新的契机。为适应我国X射线天文观测能力快速提升的发展态势，满足相关领域人才培养的迫切需求，天关卫星科学中心联合国内高能天体物理领域专家，举办“天关卫星时代的X射线天文学”暑期学校。本次暑期学校主要面向全国天文学及相关专业的高年级本科生、在读研究生以及对X射线天文研究感兴趣的年轻学者，计划招收60名学员。课程设置兼顾理论和实践，内容包括X射线天文学前沿进展专题讲座、数据处理与分析方法以及实际操作训练等。
时间：2025年8月18-23号, 18号注册，23号离会。
地点：云南大学中国西南天文研究所（云南省昆明市呈贡区云南大学呈贡校区天文楼）
人数：60人
形式：前沿讲座+实践操作
主要内容：
1. X射线天文学讲座 （X射线天文学简介、X射线望远镜和探测器、辐射机制、吸积物理、致密星、超大质量黑洞、星系团、超新星遗迹、天关和慧眼卫星及相关成果介绍）
2. X射线数据处理和分析方法&实际操作培训 （X射线数据处理的基本原理和方法介绍、成像、能谱和时变分析方法、常用软件和工具 & 上手实际操作）
本届暑期学校收取注册费（学者1200元，学生1000元），住宿和交通费用自理。
报名截止时间：2025年7月10日
报名方式：
通过网址https://forms.office.com/r/pFXseT617h进行报名；
或者扫描二维码：
注：因名额有限，优先考虑报名顺序靠前以及和天关卫星科学相关的老师和同学，敬请谅解；报名截止后，组委会将以邮件形式通知报名结果。
酒店住宿：云南省昆明市丽水云泉大酒店 （https://www.lishuiyunquanhotel.cn/）
（注： 8月份正值云南旅游旺季，已为参会老师和同学统一预定住宿；但因酒店房源紧张，需每两位同学合住一间，敬请谅解。如有特殊需求，请联系会务组）
日程：
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2025.8.18 全天报到（昆明丽水云泉大酒店） |
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2025.8.19 云南大学西南天文研究所 |
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08:30-09:00 |
开幕式：致辞，合影 主持：刘晓为 |
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Day 1：X射线天文学专题讲座 |
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09:00-09:50 |
X射线天文学简介 |
袁为民 |
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09:50-10:40 |
X射线辐射机制 |
刘碧芳 |
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10:40-11:00 |
茶歇 |
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11:00-11:50 |
吸积物理 |
袁峰 |
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11:50-12:00 |
学员分组 |
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12:00-14:00 |
午餐 |
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Day 1：X射线数据处理培训讲座 |
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14:00-14:50 |
X射线数据处理的基本原理和方法 |
潘海武 |
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14:50-15:10 |
常用软件和工具 |
张文杰 |
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15:10-15:30 |
茶歇 |
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15:30-15:50 |
天关科学运行 |
刘禾阳 |
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15:50-18:00 |
分组讨论 & 练习 |
助教团队 |
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18:00-19:00 |
晚餐 |
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2025.8.20 云南大学西南天文研究所 |
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Day 2：X射线天文学专题讲座 |
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09:00-09:50 |
伽马射线暴和快速X射线暂现源 |
吴雪峰 |
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09:50-10:40 |
超大质量黑洞的X射线观测 |
金驰川 |
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10:40-11:00 |
茶歇 |
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11:00-11:50 |
利用EP研究X射线双星 |
陶炼 |
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11:50-14:00 |
午餐 |
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Day 2：X射线数据处理培训讲座 |
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14:00-14:20 |
X射线能谱处理和分析 |
程华清 |
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14:20-14:40 |
X射线时变分析 |
张文达 |
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14:40-15:00 |
茶歇 |
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15:00-18:00 |
分组讨论 & 练习 |
助教团队 |
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18:00-19:00 |
晚餐 |
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2025.8.21 云南大学西南天文研究所 & 云南澄江抚仙湖观测站 |
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Day 3：X射线天文学专题讲座 |
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09:00-09:50 |
X射线光学和望远镜 |
张臣 |
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09:50-10:40 |
空间X射线天文探测器 |
凌志兴 |
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10:40-11:00 |
茶歇 |
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11:00-11:50 |
天关卫星和科学成果介绍 |
刘元 |
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11:50-13:30 |
午餐 |
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Day3：抚仙湖太阳观测基地参观 负责人：陈何超 |
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13:30-18:00 |
抚仙湖太阳观测基地参观 |
陈何超 |
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18:00-19:00 |
晚餐 |
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2025.8.22 云南大学中国西南天文研究所 |
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Day 4：X射线天文学专题讲座 |
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09:00-09:50 |
超新星遗迹物理和X射线辐射 |
陈阳 |
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09:50-10:40 |
星系团的X射线观测 |
陈勇 |
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10:40-11:00 |
茶歇 |
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11:00-11:50 |
慧眼卫星科学运行与成果 |
宋黎明 |
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11:50-14:00 |
午餐 |
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Day 4：分组讨论 & 练习 |
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14:00-14:50 |
高能中微子天体源 |
王仲翔 |
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14:50-18:00 |
分组讨论 & 练习 |
助教团队 |
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17:00-18:00 |
晚餐 |
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2025.8.23 云南大学西南天文研究所 |
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Day 5：成果展示 & 总结 |
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09:00-11:30 |
成果展示 |
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11:30-12:00 |
总结 |
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12:00 |
午餐，暑期学校结束 |
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学员分组：
学员根据自身兴趣和对X射线数据处理熟悉程度（0-8分）报名参加1-2个project，具体如下：
1. X射线数据基本处理方法
目标：完成X射线图像生成，抽取能谱和光变；
Bonus：处理pileup
数据集：WXT + FXT + Swift XRT
数据下载：https://pan.cstcloud.cn/s/lwaq56MwRUM （过期时间：2025-08-31 10:50:19）
预装软件：Heasoft， SAOImage DS9
说明：在观测天文学中，获取到的原始数据并不是直接可用的科学结果。尤其是在高能天文学领域，X射线观测数据的处理是研究工作的关键环节之一。相比可见光观测，X射线观测通常依赖空间望远镜完成，数据形式和分析流程都有其独特之处。熟练掌握X射线数据的基本处理方法，是从事高能天体物理研究的必要技能。
本主题将以三组实际数据（WXT、FXT、XRT）为例，介绍从原始观测数据到可用科学产品的核心流程，包括：
X射线图像生成 —— 将事件数据（event file）转化为可视化的天区图像，用于天体识别、定位以及背景分析。
能谱抽取 —— 从观测数据中分离目标天体的光子能量分布，配合响应文件（RMF/ARF）进行光谱分析，从而研究源的辐射机制与物理状态。
光变曲线生成 —— 按时间顺序统计光子计数率，分析天体亮度随时间的变化规律，揭示其短期或长期的变化特征。
本部分内容用于熟悉常用的软件工具（如HEASoft套件、ds9等）的使用，还能理解数据处理背后的物理含义和统计学知识。这一训练将为后续更深入的科学分析打下坚实基础，让初学者能够自如地从X射线观测数据中提取可靠的科学信息。
适合学员：0-3分
2. X射线能谱拟合进阶
目标：完成复杂能谱拟合，包括多成分拟合、发射线拟合、多个能谱同时拟合
数据集：FXT数据：2 (发射线) + 2（多成分）+ 2（多能谱同时拟合）
预装软件：Heasoft
说明：能谱分析是X射线数据分析的重要组成部分。我们将介绍能谱分析的基础，然后以几组活动星系核、X射线双星、GRB、恒星耀发观测数据（EP、Swift、XMM-Newton、NuSTAR等）为例，展示多成分拟合（恒星耀发的多温等离子体、活动星系核中的软X射线超出与本征幂律谱）、发射线拟合（AGN和X射线双星中的Fe Ka线）、多能谱拟合（GRB后随中同一观测不同探测器数据、不同次观测的数据等）的基本流程。目标是熟悉能谱分析中的常用操作命令。
适合学员：3分
3. X射线时变分析
目标：完成FFT（傅里叶变换）、生成RMS（剩余方差）、PSD（功率密度谱）
Bonus：时间延迟分析
数据集：EP数据
数据下载：https://pan.cstcloud.cn/s/ARCUdBSARX4 （过期时间：2025-08-31 21:20:03）
预装软件：Heasoft， SAOImage DS9，stingray
说明：介绍傅里叶时变分析的基础，然后展示几个利用HEASoft/Stingray等工具对真实X射线观测数据进行傅里叶功率谱和时间延迟分析的例子。
适合学员：3-8分
4. X射线望远镜观测申请撰写
目标：熟悉EP的性能和观测限制，完成一份EP的观测申请提案
数据集：word格式观测申请模板，EP观测申请成功案例
数据下载：EP观测提案模板
预装软件：office
说明：天文学是观测驱动的学科，撰写观测申请一直是天文观测研究中的重要一环。由于在轨运行的X射线设备数量稀少，观测时间极为宝贵，因此撰写高质量的X射线望远镜观测申请显得尤为重要（但从内容和形式上，其他波段与X射线观测申请并无区别）。观测申请往往是由研究目标所驱动的，需要申请者对于研究领域的背景以及前沿问题有较好的了解。本课题要求撰写一份利用EP卫星的观测申请（助教将为选取该课题的学生提供一份优秀的被EP卫星接收的观测申请书作为格式和内容的参考）。我们鼓励学生根据已开展的科研工作、基于自己独立的想法设计一个研究题目，并撰写申请。
适合学员：5-8分
5. X射线和伽马射线数据联合分析
目标：EP快速暂现源的伽马射线对应体搜寻，生成X射线和伽马射线数据的光变并进行联合能谱拟合
预装软件：heapy, bayspec （部分功能依赖于HEAsoft、gbm_data_tools、gbm_drm_gen、astromodels，可参考README进行安装），IDE自选（建议Jupyter Notebook或vscode+jupyter插件）
数据集：EP观测数据1-2组
数据下载：https://pan.cstcloud.cn/s/bwSsnHrSTNY （过期时间：2025-08-31 23:34:00）
说明：截至目前，EP已观测到约200例X射线暂现源，其中约30例具有伽马射线对应体，并已被证认为伽马射线暴。对于EP探测到的快速X射线暂现源，在伽马射线数据中寻找其对应体，对于确认该暂现源的物理起源及开展多波段研究具有重要意义。本项目要求学生针对EP探测到的快速X射线暂现源，在伽马射线数据库中检索其是否存在对应体；若存在伽马射线对应体，则需初步判断其是否可能为伽马射线暴。同时，学生需基于EP与伽马射线数据生成该源爆发期间的光变曲线，并构建其X射线与伽马射线能谱，进一步进行联合能谱拟合。该课题适合从事高能时域天体物理研究的学生，可选的数据分析工具包括heapy和bayspec（需提前安装），学生也可根据个人习惯使用其他数据分析工具。
适合学员：3-8分
6. 使用python处理X射线数据
目标：手写python代码处理X射线图像、能谱、光变曲线
预装软件：python 3.7以上（推荐anaconda）；预装numpy、scipy、astropy、matplotlib；IDE自选（建议Jupyter Notebook 或 PyCharm）
数据集：WXT事例文件，观测对象分别为Crab、Crab、银心、LMC
数据下载：https://pan.cstcloud.cn/s/LaTOBnOfT7Q （过期时间：2025-08-31 23:22:30）
说明：本项目需要学生自己编写python程序，实现从二级事例文件中提取高级科学数据，包括图像、光变和能谱，加深对X射线天文逐光子事例数据的认知。适合没有Linux环境或没能成功安装上其他项目所需软件的同学，或者想对逐光子事例数据进行深入了解的同学。
适合学员：0-8分
联系方式：
刘禾阳：liuheyang@nao.cas.cn；18514034264
张敬华：zhjh@nao.cas.cn；13126796163
郭晓明：guoxiaoming@ynu.edu.cn；0871-65931962 （酒店住宿）
主办单位：中国科学院国家天文台，中国科学院高能物理研究所
承办单位：云南大学中国西南天文研究所
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