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12、毕业论文 ...
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大四上学期过半的时候，同学们要开始着手进行毕业论文的准备了。
天文系给这一级天文班的同学们列出了可以选的毕业论文题目、老师，以及每个题目的简单介绍。同学们根据介绍选择自己感兴趣的题目，联系相应的老师具体展开毕业论文的工作。有少数同学联系了别的学校或者研究所的老师准备毕业论文，其中有的同学是已经做好打算要跟这些其他单位的老师读研究生。也有几个已经定下来要保研本校的同学，开始跟系里的老师打基础看文献做科研了。他们的毕业论文题目已经确定，和正在进行的工作相关。
拉面已经做了初步的决定，准备去一个研究所读研究生，也知道自己想做星系或者宇宙学的方向，但是还没有选定具体的老师，所以拉面还是在学校做毕业论文。拉面拿到可选题目的列表，仔细看过去：
1. 不规则小行星形状参数研究
2. 太阳耀斑非热电子的射电观测研究
3. 宇宙大尺度三维暗物质结构
4. 星系并合在大质量早型星系结构演化中的作用
5. 银河系流体数值模拟
6. 月球轨道的半分析解
7. M31超新星遗迹的多波段观测研究
8. XMM-Newton X射线偶见源的探索和研究
9. 量子改正史瓦西黑洞的强场引力透镜
……
这些题目几乎涵盖了天文系的各个方向，从天体力学、天体测量到天体物理的太阳、恒星、星系、高能等等。指导老师，有的老师给拉面他们上过课，比较熟悉，有的老师拉面还没有见过。拉面在考虑星系方面的题目。在认真阅读了题目的相关介绍后，拉面把目标定在了星系相关的两个题目：星系并合在大质量早型星系结构演化中的作用，以及，红星系中性氢含量的LRT观测。
第一个题目，指导老师是《星系物理》这门课的讲课老师。拉面很喜欢这个课程，星系的多样性让她着迷。第二个题目，指导老师拉面不认识，但是简介里说明，可能要去大射电望远镜LRT（Large Radio Telescope）进行观测。LRT是动物王国独立建设的口径最大的单口径射电望远镜，很有名，拉面很想去看看。
最终，在协调了同学们的选择意向之后，拉面的毕业论文题目定为：红星系中性氢含量的LRT观测。
拉面联系了指导老师，按照约定时间找到了老师的办公室。这是一位年纪不小的老师，斗牛老师，已经退休，仍然返聘在学校继续工作。斗牛老师头发灰白，十分凌乱，戴着厚厚的眼镜，镜片后面的眼睛却炯炯有神，似乎要发射出光来。斗牛老师讲话声音非常洪亮，不用靠近就能感受到他的身体蕴藏着充沛的能量。
拉面敲门，介绍了自己。斗牛老师招呼拉面在办公桌对面坐下，给拉面讲了这个题目的背景，主要是关于星系的颜色，红星系的性质，以及中性氢代表着什么，为什么要关心星系中的中性氢成分。一边讲，一边会提问，看拉面对这些内容了解到了什么样的程度。如果拉面不太清楚或者理解有误，斗牛老师就会多讲几句。
“所以，我们要看看这些星系里面有多少中性氢，反映了星系中包含的冷气体的多少。看看这些星系的颜色红，是因为没有冷气体，还是因为别的原因导致的。”
斗牛老师一边说，一边拿起右手边早就准备好的一沓论文。“这里有几篇相关的综述文章。有关于红星系性质的，有关于冷气体和恒星形成关系的。”
斗牛老师翻到最后两篇文章：“最后这两篇文章，是关于星系的中性氢的观测的。一篇是LRT的数据处理方法和介绍，一篇是光学选择的红星系的样本的介绍。”
说完，斗牛老师就把这些文章递给了拉面。拉面发现每篇文章上还贴着便利贴，上面写着这篇文章的主要内容，比如：红星系的观测统计，恒星形成和冷气体含量的观测关系，LRT数据处理方法，等等。根据斗牛老师刚才的讲解，拉面已经大致知道自己要看些什么了。拿到这些文章，感觉步骤明确，胸有成竹。
“好的，谢谢老师，我明白了。”拉面看着斗牛老师，“我要去LRT进行观测吗？”拉面问出了自己很关心的问题。
“基于光学选择的红星系样本，我们已经一起申请到了LRT的观测时间，最近就会安排观测。”斗牛老师说，“但是啊，现在LRT的观测不需要去现场了，提交观测文件就可以了。”LRT是很新的望远镜，观测的流程都很先进和规范，观测者只需要把观测的文件准备好，提交到望远镜这边，就会有专门的观测人员和观测助手帮助把观测完成。
拉面有些失望，“这样啊。”
“不过年底在LRT有个数据处理的培训班，你到时候去参加一下吧。”斗牛老师接着说。
“好呀，我想去。”拉面又开心了。实习的时候看过光学望远镜，拉面还没有看过射电望远镜。拉面知道LRT有几百米大，和光学望远镜非常不一样。
“这个观测刺猬师姐会主要负责，你跟着学习，主要负责数据处理和分析。我把她叫过来，你们认识认识。” 斗牛老师说到这，在电脑上打了一些字。
斗牛老师接着说到，“你的主要工作，是在观测之后对数据进行处理和分析，得到这个红星系样本中星系的中性氢的相关性质的统计，看看能不能回答我们一开始提出的红星系为什么颜色红的问题。”
拉面点头，“我先看文章，明白科学问题是什么。然后跟师姐学习观测数据的处理。”
“对的。”斗牛老师也点点头，“你回去先把这些文章都认真看看，这几篇文章都讲的特别清楚。我按照顺序排好了，你一篇篇读，就能对这个问题有整体的了解了。有问题可以来找我问，我周一到周五基本都在办公室。”
拉面又翻看手中的文献，前面两篇是中文的，后面的都是英文的。拉面想到之前斗牛老师说的几个地方，又问了几个问题。
正说着，刺猬师姐来了：“老师好，师妹好。”刺猬师姐个子不高，特别白净，笑眯眯地和斗牛老师以及拉面打招呼。
“刺猬啊，这是我跟你说过的本科生拉面，她要处理红星系那批样本的LRT观测数据。你俩加个联系方式，等观测时间排下来，带拉面一起去观测，学习学习，也给你帮帮忙。”
“没问题。”刺猬师姐说着，示意拉面拿出手机，两人加了联系方式。
“看这些文章有不懂的也可以问刺猬。刺猬做过一些恒星形成星系也就是蓝星系的研究，对星系的这些内容很熟悉。”斗牛老师对拉面说。
“好的老师。”拉面回答。
“好的老师。”刺猬师姐也答应到。
斗牛老师看着这两个学生，“还有什么问题吗？”
拉面想想：“暂时没有了，老师，我先回去看文章。”
斗牛老师点点头。刺猬师姐招呼拉面：“走，去我办公室看看，以后有问题直接来找我。”
“老师再见。谢谢老师。”拉面抱着那一沓文章，对斗牛老师弯了弯身。
“bye bye 老师。”刺猬师姐笑嘻嘻地和斗牛老师招招手。
拉面参观了刺猬师姐的办公室，又和刺猬师姐聊了一会，才发现娃娃脸的刺猬师姐其实已经是博士后了，一直在做各种观测，对分子氢的观测最熟悉，也做中性氢的观测。
一个月之后，拉面已经将文章看完，写下了笔记，弄明白了问题，也等来了数据。在刺猬师姐的帮助和提供的处理程序的基础上，拉面学会了如何将望远镜观测得到的数据，通过流量校正、波动移除、连续谱减除、谱平滑、计算谱的rms噪声等一系列流程，处理成可以用于分析的干净的信号，得到目标星系的流量-频率的谱结果。在得到这样的干净的信号之后，才能进行后续的数据分析。
实际处理数据的时候，拉面发现真实的数据有很多需要注意的问题。比如，已经经过望远镜的观测人员初步处理的数据，其中包含一些突出的谱线，可能并不是真实的来自星系的信号，而是RFI，也就是来自地面的干扰信号。所以处理观测数据的时候需要特别注意，并且需要有一定的经验来帮助判断，进行各种排除、检查，确认是否是真实的来自遥远星系的信号。并且，需要对比背景噪声，超过一定信噪比（信号大小除以噪声大小）的才能被认为是可靠的信号，而不是由随机起伏造成的峰值。
“师姐，你说这些红星系里有HI吗？”跟着刺猬师姐学习处理数据的间隙，拉面想到自己处理数据想要回答的问题，有些好奇结果会如何。
“应该是有的有，有的没有。”刺猬师姐回答到，“我们之前也看过几个红星系，是有HI的。”
“有HI，但是颜色红，就是说有冷气体，但是没有恒星形成？”拉面又接着问。
“是啊，是有这样的星系。冷气体除了中性氢HI，还有分子氢等不同的成分。恒星形成光有HI其实还不够，目前大家认为需要有分子气体，分子气体是更直接地和恒星形成联系起来的。”刺猬师姐给拉面进一步解释。
数据处理的过程中，拉面发现，在这批红星系样本中，大部分星系没有看到显著的信号。但是，的确有的星系有明显的双峰发射线，有些类似马鞍的形状，表明这个星系里存在一定质量的速度不同的中性氢，也就是HI成分。信号中的双峰形状，是由多普勒效应导致的。星系中速度不同的HI成分发出的光会在到达地球时红移到不同的频率，就像救护车在靠近我们和远离我们的时候发出的声音听起来频率会发生变化一样。
拉面依据每个星系的谱线，计算HI的谱线宽度，计算速度积分下的谱线总流量，结合谱线总流量、谱线宽度和rms噪声计算信号的信噪比，并由谱线总流量和星系的距离计算出一个星系中总的HI质量。这样，拉面的数据处理部分就完成了，得到了整个样本中每个星系的HI质量。
随后，拉面对这些结果进行了统计分析，包括信噪比的分布，HI质量的分布，HI质量和星系恒星成分质量的比值的分布。结合师姐之前对蓝星系观测的结果，拉面对两个星系样本的结果进行了比较，发现红星系的HI质量整体偏低，HI质量和星系恒星成分质量的比值也偏低，和预期是一致的。但是，通过拉面和师姐的这个工作，还是发现了更多颜色红的但是有大量HI的星系。
所以，的确如师姐所说，红星系中存在一些有HI，但是颜色红的星系。为什么会如此，是因为这些星系中的HI没有转换成分子氢，因而没有办法形成恒星，还是因为其中的恒星形成被尘埃消光等因素导致看起来红，而实际上有恒星在形成？这是后续工作需要继续解答的问题。
拉面将数据和图都整理好，写下具体的过程和分析。根据斗牛老师给出的思路和提供的文章，拉面写下了这个题目的相关背景介绍，又对数据分析给出的结论进行了总结，并按照自己的理解加上了讨论。斗牛老师修改之后，拉面的毕业论文就完成了。后来，这部分内容也成为刺猬师姐的一篇学术论文的其中一部分，是拉面参与的第一篇正式发表的学术论文。
毕业答辩，拉面准备了演示文稿。背景介绍、提出问题、解决方法、数据处理，结果统计和分析，总结和讨论，拉面按照步骤展示了自己做的工作，顺利完成答辩。
至此，拉面在大学的主要学习任务已经完成。
