毫秒脉冲星观测反演台站原子钟行为研究

氢原子钟作为高精度时间和频率系统的核心部件,在射电天文观测、高精度时间计量、空间导航等领域获得广泛应用。尽管氢原子钟具有极高的短期稳定性,但是其长期稳定度会受到各种环境因素的影响。毫秒脉冲星因其超乎寻常的长期稳定自转频率特性被誉为“挂在天上的钟”,在时间保持、深空导航等方面具有重要的潜在应用价值。本文基于上海天马望远镜毫秒脉冲星计时观测资料对有关问题进行了研究,成功反演出台站氢原子钟的历史行为,包括时钟跳跃、换钟等。通过分段拟合其计时残差中偏离白噪声的长期趋势成功获得氢原子钟速。综合考虑上述历史行为后获得了基于该毫秒脉冲星的时钟改正文件,将其用于天马望远镜其他多颗毫秒脉冲星计时分析并取得了非常理想的效果。

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 15 yr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 1 yr以上的稳定度明显优于上述两原子时系统。毫秒脉冲星PSR B1937+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 的实施,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。

毫秒脉冲星在天体测量中的应用

本文介绍了毫秒脉冲星的脉冲到达时间的五种分析模型,以及毫秒脉冲星在作为高度稳定的时间和频率标准、确定射电参考系原点,确定太阳系质心位置误差等方面的应用。最后给出了迄今发现的毫秒脉冲星一览表。

毫秒脉冲星计时噪声估计

在以探测引力波和建立脉冲星时间标准为目标的脉冲星计时观测和研究工作中,选用具有低计时噪声的毫秒脉冲星是非常必要的。在比较不同的脉冲星计时噪声估计模型的基础上,采用与脉冲星自转频率、频率一阶导数和观测时间尺度相关的计时噪声估计模型,估计和分析了Parkes脉冲星计时阵观测的20颗毫秒脉冲星的计时噪声。与实测结果比较表明,对于具有明显计时噪声的脉冲星,模型预报与实测结果一致。进而,对于脉冲星数据库中给出自转频率和频率一阶导数的165颗毫秒脉冲星,采用该模型分别估算了每颗星在5 a和10 a时间尺度的计时噪声。结果表明,其中93颗毫秒脉冲星10 a尺度的计时噪声小于300 ns。这些毫秒脉冲星由于其计时噪声不明显,可作为脉冲星计时阵观测的候选毫秒脉冲星。

基于高阶统计量自适应滤波的毫秒脉冲星信号处理

基于高阶累积量的LMS自适应滤波算法(CDEFWLMS),对毫秒脉冲星弱信号进行了分析和处理,得到了较清晰的脉冲轮廓,并与普通的LMS算法以及CDLMS算法的结果进行了比较研究。结果表明:高阶统计量自适应滤波算法可以有效的将脉冲星弱信号与噪声分离,相对于NLMS算法,该算法大大提高了信号品质,且具有收敛速度快、稳定性好的特点。

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。

毫秒脉冲星计时噪声处理方法研究

计时噪声对脉冲星钟模型参数的精确测定和计时精度有重要影响,本文将sz(t)方法与经验模态分解方法相结合,用于毫秒脉冲星计时噪声的识别与提取,并以具有代表性的两颗毫秒脉冲星PSR J0437-4715和PSR J1939+2134为例进行实验与分析。结果表明:经验模态分解方法能够用于毫秒脉冲星计时噪声的白化,对于计时噪声占主导的毫秒脉冲星,经过白化后其计时残差精度有显著提高。

毫秒脉冲星计时的方法和发展研究

介绍了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 .

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。

毫秒脉冲星计时和原子时

本文介绍毫秒脉冲星的时间频率和相关物理特征 ,阐述脉冲星计时研究的意义及国际上在脉冲星计时原理、方法和技术研究方面的最新进展。根据近年来对毫秒脉冲星PSR1 937+2 1和 1 85 5 +0 9等计时观测资料分析结果的报道 ,毫秒脉冲星计时精度已达 1× 1 0 - 7s,其自转频率稳定度可以和原子钟相媲美 ,其频率长期稳定度已达 2× 1 0 - 1 4 ( 0 6a≤τ≤ 2 .6a) ,并可望达到更高水平。由综合脉冲星时间算法而得到的毫秒脉冲星时比现代原子时有更高的长期稳定度。文中还对毫秒脉冲星计时中的关键问题作了讨论 ,并对此领域发展的前景给予了展望。

中国的毫秒脉冲星计时观与建议

回顾了国际上脉冲星计时观测研究的进展与成果,评述了中国的毫秒脉冲星计时的学术观和进展,给出了应用小波分析方法在研究时间尺度方面的创新性成果。深思了进行高精度计时需进一步研究的一些问题,并对国际间合作进行脉冲星计时与应用研究的工程问题等提出建议。

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性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时有所依赖 ,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 。

FAST发现毫秒脉冲星背后有着怎样的故事?

事情和想象的并不一样。 ＂今天晚上从9点55分开始观测,持续到明天早上8点30分。＂记者终于争取到进入FAST基地总控制室体验望远镜观测的机会,决定瞪大眼睛熬一整夜 。前不久,中国科学院国家天文台宣布了一个喜讯—500米口径球面射电望远镜（FAST）首次发现毫秒脉冲星,再次激发了大家对天文的热情,于是记者前往贵州,揭秘发现脉冲星背后的故事。

“天眼”FAST首次发现毫秒脉冲星

2018年4月28日，中国科学院国家天文台发布，“天眼”FA5T（500米口弪球面射电望远镜）首次发现毫秒脉冲星并于近日得到国际认证，这是FA5T继发现脉冲星之后的另一重要成果。新发现的脉冲星J0318＋0253自转周期519毫秒，根据色散估算距离地球约4000光年，由FA5T使用超宽带接收机进行一个小时跟踪观测发现，是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。

欧洲脉冲星计时阵

脉冲星计时阵是星系尺度的引力波探测器,通过对多个毫秒脉冲星进行长期计时观测来探测低频纳赫兹引力波,可能的引力波源有星系中心超大质量双黑洞的并合和早期宇宙的物理过程等。2023年,国际上多个脉冲星计时阵团队宣布发现了纳赫兹引力波存在的证据。在利用脉冲星计时阵探测低频引力波的研究中,欧洲具有长久的历史和重要的贡献。文章介绍欧洲脉冲星计时阵的发展历程、观测数据、早期科学研究和最新进展。

“中国天眼”发现新脉冲星数量突破900颗

据中国科学院国家天文台4月17日发布的消息,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)目前已发现超900颗新脉冲星,其中包括至少120颗双星脉冲星、170颗毫秒脉冲星、80颗暗弱的偶发脉冲星。

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。

脉冲星计时数据的处理理论与方法研究

脉冲星是高速旋转且自转频率极其稳定的中子星,它们的位置坐标可精确测定,犹如恒星星表一样构成一种高精度惯性参考系;它们辐射的X射线脉冲信号具有高稳定周期和高稳态轮廓特性,部分毫秒脉冲星自转频率长期稳定度优于地面原子钟,因此能够为飞行器深空航行提供良好的时间和空间参考基准,提升航天器大范围长航时的自主导航能力和在轨自主运行能力,提高我国控制空间的本领。