脉冲星时稳定度及可能应用

给出了毫秒脉冲星长期计时观测最新结果和脉冲星时与原子时频率稳定度的比较。指出脉冲星时频率稳定度的提高受到计时观测误差的限制,讨论了提高毫秒脉冲星计时观测精度的方法。随着脉冲星计时阵的实施,脉冲星时的应用已为期不远。可能的应用包括毫秒脉冲星与原子钟结合守时、建立综合脉冲星时和用脉冲星计时阵检测原子时误差等方面。     

毫秒脉冲星计时观测进展

在评述国际上毫秒脉冲星长期计时观测成果的基础上，比较了由毫秒脉冲星自转定义的脉冲星时PT与原子时AT的长期稳定度。毫秒脉冲星PSR B1855 09 15yr的长期稳定度优于原子时TAI—USNO，而接近原子时TAI—PTB；其短期稳定度主要受到计时观测误差的限制。毫秒脉冲星PSR J0437-47 1yr以上的稳定度明显优于上述两原子时系统。毫秒脉冲星PSR B193T 21和PSR J1713 07的长期稳定度受到低频噪声影响，但仍能对综合脉冲星时PTens的建立与保持作出贡献。另外，介绍和评述了国际上脉冲星计时阵的现状及发展。随着脉冲星计时阵的实旅，在脉冲星时间标准研究、原子时误差、太阳系历表误差研究和引力波探测方面将会取得重要成果；展望了国际上平方公里望远镜(SKA)在毫秒脉冲星计时观测方面的发展前景。     

毫秒脉冲星定时研究进展

毫秒脉冲星守时的理论和方法研究己取得重要进展,利用现有2颗毫秒脉冲星约10yr的计时观测资料分析得到的 TAI-PT,其长期稳定度为 2×10－14。采用合适的长期稳定度算法,由多颗毫秒脉冲星计时观测可以建立综合脉冲星时间尺度。它可以成为与原子时系统比较的重要手段,并对原子时长期稳定度的改进做出贡献。介绍了该领域研究的基本状况,重点对毫秒脉冲星守时的理论方法,综合脉冲星时间及与原子时的关系等进行了讨论和评述。对由双星系统内毫秒脉冲星的轨道运动定义的双星脉冲星时也做了介绍。     

毫秒脉冲星在时间计量中的可能应用

在分析射电脉冲星的自转和时间尺度的基本特征及其相互之间的关系的基础上，讨论了毫秒脉冲星在时间工作中的可能应用。基于毫秒脉冲星的到达时间的测量，经过必要的时空转换、改正及参数拟合，可以建立脉冲星时及综合脉冲星时。虽然脉冲星时及综合脉冲星时对原子有所依赖，但它们，特别是综合脉冲星时，可以用来将原子时的准确度从一个时段传递到另一个时段，并可用来分析原子时的长期稳定度。另外，可以利用双星脉冲星的轨道运动的相位来定义一种动力学时间尺度－－双星脉冲星时。     

基于实测数据的综合脉冲星时研究

介绍了脉冲星计时在几个重要方面的应用,给出了脉冲星时间尺度的简要定义.基于澳大利亚PARKES天文台的毫秒脉冲星实测计时数据,建立了基于4颗毫秒脉冲星的综合脉冲星时,并将其稳定度σz与原子时进行比较,最后分析了影响综合脉冲星时的几个重要因素及其对脉冲星计时精度的影响与应用.     

毫秒脉冲星计时观测的研究进展

对毫秒脉冲星时间测量的理论、方法和技术研究的进展进行了阐述。根据近年来取得的观测研究结果,毫秒脉冲星计时测量误差～2×10－7秒,毫秒脉冲星自转周期稳定性足以和现代原子钟相媲美：其相对频率不稳定度达到1×10－14（1年≤γ≤5．2年）,并可望更高。近年来,脉冲星计时观测系统的接收灵敏度获得很大改进,计时观测的数据采集、处理技术、脉冲到达时间分析模型研究等都有长足发展。通过综合脉冲星时间算法得到的脉冲星时间尺度将比现代原子时具有更高的长期稳定度。叙述了脉冲星的物理特性及有关计时观测系统的技术成果,如观测频率和带宽的选择,消色散和接收系统灵敏度等问题。最后对毫秒脉冲星时间测量的误差源进行了讨论,并对脉冲星时间尺度的应用前景做了展望。     

基于双谱滤波的综合脉冲星时算法研究

毫秒脉冲星的自转频率非常稳定,提供了一种独立的基于遥远自然天体并能持续数百万乃至数十亿年的时间基准,具有稳定性强、运行时间长、服务范围广等特点.为了减弱毫秒脉冲星计时观测中各种高斯噪声对脉冲星时的影响,研究了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时构建算法,处理分析了国际脉冲星计时阵(International Pul-sar Timing Array,IPTA)最新发布的4颗毫秒脉冲星(PSR J0437-4715、J0613-0200、J1713+0747和J1909-3744)的观测数据,分析了不同时间尺度综合脉冲星时的稳定性,并与构成国际原子时(International Atomic Time,TAI)的4家授时单位原子钟稳定性进行了比较.结果表明:双谱滤波算法能够较好地抑制观测噪声,提高综合脉冲星时的稳定性.相比于经典加权算法,综合脉冲星时1 yr、10 yr稳定度从7.77×10^-14、8.56×10^-16分别提高到1.50×10^-14、3.50×10^-16,单脉冲星时稳定性的提升也类似.同时发现,综合脉冲星时稳定性在5 yr及以上时间尺度上优于原子钟稳定性,可用于改善当前原子时的长期稳定性.     

50 m 射电望远镜的时间标准问题的讨论

定量分析了原子钟的时间频率特性产生的守时时差,估算了原子时频标准的守时时差对有关物理量测量所产生的影响．给出了现代实用型原子钟的性能指标比较表,和用现代无线电手段传递、比对时频标准信号达到的指标．论述了高精度时间频率标准在大地、深空间探测、VLBI及毫秒脉冲星计时应用测量中的重要地位、作用．阐述了50 m射电望远镜的科学目标、“嫦娥”1号探月卫星任务对时间标准提出的高精度要求和选用原则．为了实现其科学目标和任务,必须建设与其研究目标相适宜的、标准尽可能高的原子时频标准,才能获得高质量的数据信息和高效能的研究成果．并对建设怎样的时间标准等问题进行讨论和提出具体建议．     

毫秒脉冲量计时方法和实验研究的进展

介绍脉冲星的时间频率特征。阐述了该课题研究的意义,国内外毫秒脉冲星计时理论,方法和技术方面的研究进展,分析了我国开展毫秒脉冲星计划时研究的可行性、目标及任务,并对其中的关键问题给予讨论,最后对该领域的研究发展前景进行展望。     

脉冲星钟模型精度分析

毫秒脉冲星具有很高的自转稳定性,利用脉冲星自转极其稳定的特性可以开展许多应用研究,如:脉冲星时间标准的建立、宇宙背景引力波的探测、X射线脉冲星导航应用等等.利用国际脉冲星计时阵(International Pulsar Timing Array,IPTA)中J0437-4715和J1713+0743 2颗源的实测数据开展脉冲星钟模型参数精度分析和脉冲到达时间(Time Of Arrival,TOA)预报精度研究.通过研究得知,目前脉冲星自转频率测量精度为10-15Hz,频率1阶导数测量精度为10~(-23)s~(-2),且自转参数测量精度随观测时间跨度每4–5 yr提高1个量级.另外,利用J0437-4715 10 yr观测数据建立的钟模型,其脉冲到达时间预报偏差4.8 yr之内可保持在1μs之内.因此,利用该脉冲星建立时间标准用于校准原子时,可以使原子时相对于地球时(Terrestrial Time,TT)的偏差在4.8 yr之内小于1μs.     

脉冲星参数统计和演化

统计分析了目前发现的几种脉冲星的自转周期和表面磁场以及空间的分布情况,揭示出毫秒脉冲星比普通射电脉冲星、LMXB(低质量X射线双星)比HMXB(高质量X射线双星)的空间分布要更加弥散;孤立毫秒脉冲星自转周期分布的峰值为4.7 ms,而普通脉冲星的相应值为0.6 s,双星中毫秒脉冲星这一值为3.5 ms; FERMI脉冲...     

脉冲星时间特征和多星计时观测

在评介脉冲星时研究发展趋势的基础上,讨论了基于毫秒脉冲星自转的脉冲星时间的短期特征和长期稳定度,并对影响其稳定度的因素作了初步分析.50m射电望远镜计时观测的目的之一就是综合脉冲星时研究.对于50m望远镜计时观测的选星和由多星观测进行综合脉冲星时研究中的数据分析问题进行了讨论.     

毫秒脉冲星计时方法和实验研究的进展

介绍脉冲星的时间频率特征。阐述了该课题研究的意义 ,国内外毫秒脉冲星计时理论、方法和技术方面的研究进展。分析了我国开展毫秒脉冲星计时研究的可行性、目标及任务 ,并对其中的关键问题给予讨论。最后对该领域的研究发展前景进行展望。     

脉冲星观测研究的某些进展

近年来,对日益增加的脉冲星观测资料的分析和对毫秒脉冲星、射电和X射线脉冲双星的观测,对脉冲星的形成、演化和辐射机制等提出了越来越多的新问题。本文对这些新问题的观测依据进行了介绍。主要涉及下述几方面的问题:是否存在着在结构、形成和演化上均不相同的两类脉冲星?脉冲星是否有两种或两种以上的辐射机制在同时起作用?脉冲星射电辐射中的两种相互垂直的偏振模式,以及近年来在毫秒脉冲星、射电和X射线脉冲双星的观测中所发现的新现象等。     

从光速圆柱磁能的衰减研究毫秒脉冲双星的演化

本文用脉冲星光速圆柱附近磁能的衰减理论研究了毫秒脉冲星的演化。文中从理论上给出了脉冲星到达辐射截止线时的年龄和自转周期,及现在的辐射年龄和从现在辐射年龄到达辐射截止线所需的时间。并用此理论对7颗脉冲双星的演化作了数值计算。     

四种综合脉冲星时算法比较

由单颗脉冲星定义的脉冲星时受多种噪声源的影响,其短期和长期稳定度都不够好.为了削弱这些噪声源对单脉冲星时的影响,可以采取合适的算法对多个单脉冲星时进行综合得到综合脉冲星时,从而提高综合脉冲星时的长期稳定度.文中介绍4种综合脉冲星时算法:经典加权算法、小波分析算法、维纳滤波算法和小波域中的维纳滤波算法,将这4种算法分别应用于Arecibo天文台对两颗毫秒脉冲星PSR B1855+09和PSRB1937+21观测得到的计时残差并作出比较.     

毫秒脉冲星PSR J1022+1001轮廓稳定性的研究

脉冲星具有非常稳定的累积脉冲轮廓,特别是毫秒脉冲星.前人研究发现一些脉冲星的累积脉冲轮廓会呈现出不稳定性.研究了毫秒脉冲星PSR J1022+1001累积脉冲轮廓的稳定性问题,该脉冲轮廓有两个峰,发现其峰值比随时间有明显的变化.通过分析,认为该毫秒脉冲星累积脉冲轮廓的不稳定性主要是由于脉冲轮廓随观测频率变化,同时星际闪烁造成不同频率上流量密度变化.研究还发现,也有少部分累积脉冲轮廓的变化可能是脉冲星内禀或其他因素所引起的.     

毫秒(ms)脉冲星计时观

简介了国际上脉冲星计时研究的成果。主要评述中国在脉冲星计时研究方面的进展和观点:某些ms脉冲星可以用作天然的高精度的频率标准源。ms脉冲星时(PTens)的长期稳定度随观测时间的加长而提高,同时,它具有寿命长,稳定、可靠、不需要维修等优点。尽早适时地建立专门用于测量ms脉冲星时(PTens)的脉冲星钟系统网络是有益的。我国正在建设用于脉冲星脉冲到达时间(TOA)测量的50m射电望远镜,和正在研究(FAST)500m射电望远镜。论述了脉冲星时间尺度的建立是可行的,脉冲星时和原子时可以"交叉比对,相互检验,并肩发展"。研究表明综合脉冲星时的长期稳定度明显优于原子时。阐述了把小波分析方法应用于时间尺度,研究结果比较传统方法有明显的优势。对国际间的合作提出建议。并展望了中国的脉冲星计时规划。     

蜘蛛脉冲星掩食现象的研究进展

蜘蛛脉冲星的发现是研究毫秒脉冲星演化的重要进展,它们被认为可能是孤立毫秒脉冲星的来源之一。蜘蛛脉冲星系统含有丰富的观测现象,其中最重要的就是脉冲星的掩食。掩食脉冲星的研究可以帮助理解脉冲双星的演化、球状星团的形成和星际介质等。介绍了近年来脉冲星掩食研究的主要进展,包括脉冲星的掩食特点,掩食脉冲星系统的统计和举例,并阐述了常用的掩食机制。在未来10年里,随着超高灵敏度和超快巡天速度的射电望远镜的投入使用,如平方公里阵列射电望远镜(Square Kilometre Array, SKA)等,掩食脉冲星的研究有望打开新局面,并对掩食机制理论的发展产生积极的影响,帮助解决一些未解之谜。     

毫秒（ms）脉冲星计时观

简介了国际上脉冲星计时研究的成果。主要评述中国在脉冲星计时研究方面的进展和观点：某些ms脉冲星可以用作天然的高精度的频率标准源。ms脉冲星时(PTens)的长期稳定度随观测时间的加长而提高，同时，它具有寿命长，稳定、可靠、不需要维修等优点。尽早适时地建立专门用于测量ms脉冲星时(PFens)的脉冲星钟系统网络是有益的。我国正在建设用于脉冲星脉冲到达时间(TOA)测量的50m射电望远镜，和正在研究(FAST)500m射电望远镜。论述了脉冲星时间尺度的建立是可行的，脉冲星时和原子时可以“交叉比对，相互检验，并肩发展”。研究表明综合脉冲星时的长期稳定度明显优于原子时。阐述了把小波分析方法应用于时间尺度，研究结果比较传统方法有明显的优势。对国际间的合作提出建议。并展望了中国的脉冲星计时规划。