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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

脉冲星计时研讨会在临潼举行

毫秒脉冲星时间尺度的观测研究,近年来在国际上发展很快,已成为时间频率领域研究的前沿课题。利用毫秒脉冲星 PSR1937 21计时观测资料可以获得3×10~(-15)的频率稳定度,与地面最好的原子钟水平相当。世界上许多国家都开     

脉冲星时间尺度及其TOA预报初步分析

在简述国际天文学会(IAU)定义的几种不同时间尺度的基础上,重点讨论脉冲星计时观测中时间坐标相对论转换问题。脉冲星计时观测资料分析应该参考地球时TT,并将TT转换为质心坐标时TCB或质心力学时TDB。基于IAU重新定义的TDB,讨论和比较了时间坐标转换的解析算法和利用太阳系天体历表的数值积分算法。分析了TCB和TDB对脉冲星自转参数测量的影响。最后,以毫秒脉冲星PSR B1855+09的计时模型为例,初步分析了脉冲星脉冲到达时间的预报问题。     

国家授时中心40米射电望远镜Crab脉冲星周期跃变监测

脉冲星周期跃变是一种罕见的现象,是研究其内部结构的探针。针对2019年2月~12月国家授时中心昊平观测站40 m射电望远镜在脉冲星计时观测中监测Crab脉冲星的数据,采用脉冲星计时方法,用TEMPO2拟合程序进行分析。结果表明,Crab脉冲星在2019年7月23日(MJD 58687)附近发生了一次周期跃变现象,该跃变自转增量为Δv_g=5.33(4)×10^-7Hz,自转变化量为Δv_g/v=17.9(1)×10^-9,并伴随着恢复系数Q~0.88的指数恢复过程。此次Crab脉冲星周期跃变的监测及处理,证实了40 m射电望远镜对脉冲星的监测性能,同时为研究周期跃变的产生机理积累了样本。     

X射线脉冲星导航可用目标源研究

脉冲星具有自转非常稳定的特性,在空间自主导航中有重要的应用前景.选择和研究一组适合于脉冲星导航使用的候选目标源非常重要,决定脉冲星导航精度的主要因素有:导航目标源X射线流量强度、目标源的位置精度和旋转参数精度.对可用于导航的一些X射线源进行了讨论研究,并对最适合做导航研究的转动能驱动的X射线脉冲星进行统计分析.     

脉冲星时间稳定度的估计方法

对表征频率稳定度的σy(τ)和σz(τ)方法进行了分析比较。以PSRB1 855 0 9计时观测得到的脉冲星时为例 ,用两种方法估计了其频率稳定度。计算结果和分析表明σz(τ)方法更适合于估计脉冲星时间的频率稳定度     

基于脉冲星计时的航天器自主定位误差估计方法

目前很多学者希望从"X射线脉冲星自主导航"的导航算法研究入手,利用数据分析或仿真进行验证.其中关于航天器自主定位的误差估计方法、误差量级和各种影响因素的讨论,并没有在给定详细初始条件的基础上系统性地说明问题.为了分析上述问题,需从天体测量学的角度出发,对自主定位的各种误差源及其影响因素进行探讨和误差量级的估计.首先,由...     

3颗脉冲星自转性质的研究

正常脉冲星和亳秒脉冲星都表现出计时噪声.脉冲星的自转变化是造成计时噪声的重要原因之一.通过联合新疆天文台南山25m射电望远镜和澳大利亚Parkes64m射电望远镜的脉冲到达时间数据,使用脉冲星计时的方法对PSRJ1539--5626、J1832- -0827和J1847- -0402的自转进行分析研究,它们在到达时间残差上均表现出很强的计时噪声,低频噪声的功率谱分别符合谱指数为-6、-6、 -4.5的幂律,功率谱强度分别为1.77 x 10^-17 yr³、4.43x 10^-18 yr³和2.09x 10^-18yr3.这3颗脉冲星在自转频率1阶导数的变化上都表现出较为明显的振荡,振荡幅度分别为0.61(3)x 10^-15s^-2、0.54(5) x 10^-16s^-2和0.11(2) x 10^-15s^-2 (其中括号内数字代表末位数字的有效误差,下同),自转频率1阶导数振荡变化的相对大小分别是0.75(5)%、0.035(9)%、 0.076(2)%.利用Parkes 64 m射电望远镜的观测数据,分别获得了这3颗脉冲星积分脉冲轮廓及其半高全宽,发现3颗脉冲星的脉冲轮廓的宽度均有一定 的变化,变化幅度分别为0.0028(6)、0.00059(3)和0.00011(4)个相位.没有探测到自转减慢率的变化与辐射变化之间存在明显的相关性.     

Effect of Earth''s solid tides on pulsar observations

It is shown that the effect of the solid tide in the Earth's crust is not negligible in the observed period changes ΔP/P and period rate changes of pulsars.     

脉冲星在空间飞行器定位中的应用

利用脉冲星钟模型能高精度地预报脉冲星脉冲到达太阳系质心的时间。基于脉冲星时、空参考架可实现各类空间飞行器的自主导航。讨论了脉冲星钟的模型和脉冲星导航系统的框架结构,描述了脉冲星导航的基本原理和算法。指出脉冲星导航系统对脉冲星脉冲到达探测器时刻的测量精度,是决定空间飞行器位置解算精度的关键因素。脉冲星导航观测采用的原子钟如果足够稳定,则空间飞行器位置的解算方法可以简化。在脉冲星导航系统计时观测精度达到或优于几十微秒量级时,脉冲星视差、相对论效应的影响是不可忽略的。对脉冲星导航系统开发设计中的关键技术和进一步研究的主要问题进行了初步分析和讨论。     

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。     

Pulsar investigation using interstellar scintillation

We discuss the resolution of pulsar magnetospheres using interstellar scintillation. The two-dimensional spatial structure of pulsar emission zones can be obtained from analysis of diffractive scintillations at low frequencies. Based on refractive and diffractive scintillation of pulsars we can also reconstruct the distribution of turbulent plasma along the line of sight, and using this analysis a new approach to pulsar distance estimation can be made. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.