基于光子权重的多尺度时域与频域似然分析

我们提出了一种采用光子权重（即事件与特定源相关联的概率）的非分箱似然分析形式体系。该方法适用于任何可分辨光子的仪器，因此非常适合于高能观测；我们在此聚焦于费米大面积望远镜的 GeV $\gamma$ 射线数据。权重将单个光子与对大得多的数据集所做的详尽且计算昂贵的似然分析的输出联系起来。加权事件可聚集成从微秒到年的任意时间跨度。这种回溯式分组允许在很宽尺度上进行时域和频域分析，并能够刻画诸如耀变体耀发、$\gamma$ 射线暴、脉冲星脉冲、新星、$\gamma$ 射线双星及其他变源等不同现象。为演示该形式体系，我们将光子权重纳入贝叶斯块算法，并对 3C 279 的活动进行分层时间尺度分析。我们分析脉冲星脉冲轮廓，并估计非脉冲发射水平以及将数据划分为脉冲-on 与脉冲-off 区间的最优方案。我们将该形式体系推广至傅里叶分析，并推导出功率谱的估计量，用于搜寻和刻画周期源。我们展示了如何利用快速傅里叶变换探测短至一分钟的轨道周期，并讨论了对虚假信号的抑制。我们最后的例子结合时域与频域分析，联合刻画天鹅座 X-3 的耀发与轨道调制，给出了迄今最强的轨道信号探测（$>$13$\sigma$）。最后，我们讨论了将该工作推广至其他 GeV 源以及 X 射线和 TeV 观测。