用Parkes Radio Telescope对费米任务的脉冲星计时

利用Parkes脉冲星定时阵探测随机引力波背景

On detection of the stochastic gravitational-wave background using the Parkes pulsar timing array

我们使用频域相关技术来寻找脉冲星定时观测中各向同性随机引力波背景的特征。这些观测，其中跨度约12年，获得了64米帕克斯射电望远镜增强公共领域的观测从阿雷西博天文台。广泛的信号处理问题，独特的脉冲星定时和以前没有在文献中进行了讨论。这些影响包括二次删除，不规则的采样，和变量的错误，加剧了固有的频谱泄漏估计陡峭的红色频谱的引力波背景。这些观测结果与零假设一致，即没有引力波背景存在，置信度为76%。我们发现，检测统计是占主导地位的贡献，只有少数几个卫星，因为这个数据集的不均匀性。讨论了利用未来观测数据探测引力波背景特征的问题。

On the evidence for a common-spectrum process in the search for the nanohertz gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array

A nanohertz-frequency stochastic gravitational-wave background can potentially be detected through the precise timing of an array of millisecond pulsars. This background produces low-frequency noise in the pulse arrival times that would have a characteristic spectrum common to all pulsars and a well-defined spatial correlation. Recently the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves collaboration (NANOGrav) found evidence for the common-spectrum component in their 12.5-year data set. Here we report on a search for the background using the second data release of the Parkes Pul…

利用帕克斯脉冲星计时阵列第二次数据发布约束超轻矢量暗物质

Constraining ultralight vector dark matter with the Parkes Pulsar Timing Array second data release

利用帕克斯脉冲星计时阵列第二次数据发布，通过引力效应在纳赫兹频段搜寻超轻矢量暗物质，未发现信号，给出95%置信水平下局部暗物质密度上限，约束与标量暗物质搜索相当。

Parkes脉冲星定时阵对超轻标量场暗物质的约束

Parkes Pulsar Timing Array constraints on ultralight scalar-field dark matter

人们普遍认为，暗物质贡献了我们宇宙中大约四分之一的临界质量-能量密度。暗物质的性质目前尚不清楚，可能的成分的质量跨越近一百个数量级。超轻标量场暗物质由$m \sim 10^{-22}$ eV的极轻玻色子组成，通常被称为“模糊”暗物质，为标准冷暗物质模型在亚银河尺度上的一些挑战提供了有趣的解决方案。正如赫梅利尼茨基和鲁巴科夫所指出的，银河系中的这种标量场会产生一个频率为纳赫兹的振荡引力势，导致来自恒星的无线电脉冲到达时间的周期性变化。Parkes脉冲星定时阵列（PPTA）已经以两到三周的间隔监测了20毫秒的脉冲星超过十年。除了探测纳赫兹引力波外，PPTA还提供了在天体物理学可行的质量范围内直接搜索模糊暗物质的机会。我们分析了最新的PPTA数据集，其中包括2004年至2016年期间对26个卫星的定时观测。我们使用贝叶斯和频率论方法在这个数据集中搜索银河系中超轻暗物质的证据。未进行具有统计学意义的检测。因此，我们对当地的暗物质密度设置了上限。我们的限制，提高了以前的搜索的2到5倍，约束超轻玻色子的暗物质密度与$m \leq 10^{-23}$ eV低于$6\,\text{GeV}\,\text{cm}^{-3}$与地球附近的95%的信心。最后，我们讨论了探测天体物理上有利的质量范围$m \gtrsim 10^{-22}$ eV的下一代脉冲星计时设施的前景。

在Parkes脉冲星定时阵列数据集中对连续引力波的全天搜索

An all-sky search for continuous gravitational waves in the Parkes Pulsar Timing Array data set

我们提出了一个全天空的搜索结果的帕克斯脉冲星定时阵列（PPTA）数据发布1数据集的连续引力波（GW）的频率范围从$5\times 10^{-9}$到$2\times 10^{-7}$赫兹。这种信号可能是由个别超大质量双黑洞系统在合并的早期阶段产生的。我们相位的脉冲星定时阵列数据集形成，为天空上的每个位置，两个数据流，对应于两个GW极化，然后进行最佳的搜索GW信号对这些数据流。由于没有检测到统计学上显著的GW，我们对GW频率范围内的固有GW应变幅度$h_0$设置上限。例如，在$10^{-8}$ Hz下，我们的分析以$95\%$置信度排除了$h_0\geqslant 1.7\times 10^{-14}$信号的存在。我们的新限值比Yardley等人（2010）基于早期PPTA数据集的限值严格约4倍，比最近Arzoumanian等人（2014）论文中报告的限值好2倍。我们还提出PPTA方向灵敏度曲线，并发现，对于天空中最敏感的区域，目前的数据集是敏感的GWs从圆形超大质量的二元黑洞与啁啾质量的$10^{9} M_{\odot}$了约100 Mpc的光度距离。最后，我们设置了一个上限的$4 \times 10^{-3} {\rm{Mpc}}^{-3} {\rm{Gyr}}^{-1}$在$95\%$的置信度附近（$z \lesssim 0.1$）超大质量的双黑洞在圆轨道与啁啾质量$10^{1…

High-precision search for dark photon dark matter with the Parkes Pulsar Timing Array

The nature of dark matter remains obscure in spite of decades of experimental efforts. The mass of dark matter candidates can span a wide range, and its coupling with the Standard Model sector remains uncertain. All these unknowns make the etection of dark matter extremely challenging. Ultralight dark matter, with $m \sim10^{-22}$ eV, is proposed to reconcile the disagreements between observations and predictions from simulations of small-scale structures in the cold dark matter paradigm, while remaining consistent with other observations. Because of its large de Broglie wavelength and large l…

利用帕克斯脉冲星计时阵列搜寻各向同性引力波背景

Search for an isotropic gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array

本研究利用帕克斯脉冲星计时阵列18年数据，在30颗毫秒脉冲星中探测到共同谱噪声过程，并发现其空间相关性与引力波背景一致（误报概率约0.02），证实了南天脉冲星数据在国际脉冲星计时阵列中的重要性。

星际等离子体对脉冲星射电辐射的散射

Scattering of pulsar radio emission by the interstellar plasma

我们目前的散射现象，这是重要的脉冲星观测，但这是难以解析的模拟。模拟代码，这也被用于太阳风和大气散射问题，是从作者。这些模拟揭示了色散与折射相结合的意想不到的重要作用。我们证明了分析观察的效果，这是短于折射尺度。我们详细研究了到达时间波动：显示它们与强度和色散测量的相关性;提供了一个启发式模型，从中可以估计它们对脉冲星定时观测的贡献;并显示可以利用测量的强度和色散来校正大部分影响。最后，我们分析了毫秒脉冲星J 0437 $-$ 4715，与帕克斯射电望远镜，显示与强度相关的定时波动的观测。我们证明，这些时间波动可以被纠正，但我们发现，他们是远远大于预期的散射在均匀的湍流等离子体与各向同性的密度波动。我们无法解释这些时间波动。

利用脉冲星计时约束超大质量黑洞双星的合并速率

Constraining the coalescence rate of supermassive black-hole binaries using pulsar timing

脉冲星定时观测被用来限制超大质量黑洞（SMBH）双星的合并率作为质量和红移的函数。与其他技术的间接约束相反，脉冲星定时观测提供了对黑洞合并率的直接约束。这是可能的，因为脉冲星计时对这些源在演化的最后阶段发射的引力波（GW）很敏感。我们发现，从最近发表的帕克斯脉冲星定时阵列数据计算的上限是略高于理论预测的红移低于10。在未来，随着时间精度的提高和更长的数据跨度，我们表明，GWs的非检测将排除某些特定类别的SMBH二进制合并模型中的可用参数空间。我们还表明，如果我们可以定时一组的时间到10纳秒的定时精度，例如，使用拟议的平方公里阵列，它应该是可能的，以检测一个或多个单独的SMBH二进制系统。

脉冲星定时噪声与脉冲星定时阵探测引力波的最短观测时间

Pulsar timing noise and the minimum observation time to detect gravitational waves with pulsar timing arrays

脉冲星定时阵列对引力波的灵敏度在某种程度上受到定时噪声的限制。红色定时噪声--脉冲到达时间的随机漂移，具有红色光谱--在慢旋转的双星中普遍存在，并且已经在许多毫秒双星中被识别出来。定时噪声（例如来自超流体湍流）的现象学模型表明，定时噪声频谱在某个临界频率$f_c$以下趋于平稳，这可能有助于寻找引力波。我们通过计算最小观测时间，$T_{\rm min}(f_c)$，研究了这种影响的个别恒星，超过该引力波信号变得大于定时噪声高原。我们以两种方式做到这一点：1）以模型无关的方式; 2）以时间噪声的超流湍流模型为例说明如何约束中子星参数。我们表明，超流湍流模型可以再现数据定性从一些观测到的Parkes脉冲星定时阵列的一部分的脉冲星。我们进一步展示了如何$f_c$的值，无论是通过观察或理论，可以与$T_{\rm min}$。这提供了一个诊断，从而可以量化的有用的定时阵列探测器的引力波探测。

脉冲星计时阵列分析后的天体物理中微子振荡

Astrophysical neutrino oscillations after pulsar timing array analyses

本文研究脉冲星计时阵列合作组报告的引力波背景对中微子味振荡的影响，并探讨近未来中微子探测器如何揭示这些效应以帮助区分nHz以下的不同引力波背景模型。

21-黑寡妇脉冲星J2051-0827的年计时

21-year timing of the black-widow pulsar J2051-0827

黑寡妇脉冲星J2051-0827的定时结果，使用21年的数据集，从四个欧洲脉冲星定时阵列望远镜和帕克斯射电望远镜。该数据集是迄今为止针对黑寡妇系统发布的最长的数据集，可以改进分析，解决以前未知的偏差。虽然长期的变化，在以前的分析中确定，恢复，短期的变化是第一次检测到。与此同时，大幅减少约。与PSR J2051-0827相关的色散测量中的2.5x10-3 cm-3 pc首次被测量，并且对自行的估计也进行了改进。最后，PSR J2051-0827已进入一个相对稳定的状态，这表明它可能最终被列入脉冲星定时阵列。

利用帕克斯射电望远镜对10颗旋转射电暂现源的研究

A study of 10 Rotating Radio Transients using Parkes radio telescope

本文利用帕克斯望远镜对10颗旋转射电暂现源进行观测，测量了爆发率、频谱特性及流量上限，发现其单脉冲谱指数散布较窄，并识别出3颗可能为脉冲消零或弱脉冲星。

脉冲星定时观测中太阳风的校正：同时和低频观测的作用

Correcting for the solar wind in pulsar timing observations: the role of simultaneous a nd l ow-frequency observations

脉冲星定时阵列项目的主要目标是探测超低频引力波。脉冲星数据集受到许多噪声过程的影响，包括星际介质中和来自太阳风的不同色散延迟。太阳风可以导致快速变化的变化，用现有的望远镜很难测量然后消除。在本文中，我们研究的可能性，使用低频望远镜，以帮助在这种校正的帕克斯脉冲星定时阵列（PPTA），并讨论是否超宽带接收机的FAST望远镜是足够的模型的太阳风的变化。我们的关键结果是，一个单一的宽带接收器可以用来模拟和消除太阳风的影响。然而，对于像PSR J 1022 +1022这样靠近太阳的恒星，太阳风是如此多变，以至于相隔一天的两个望远镜的观测不足以校正太阳风的影响。

脉冲星位置的计时和甚长基线天体测量的比较

Comparison of Pulsar Positions from Timing and Very Long Baseline Astrometry

脉冲星的位置可以用脉冲星定时方法和甚长基线干涉测量法（VLBI）进行高精度测量。脉冲星的时间位置参考太阳系星历，而VLBI位置参考遥远的类星体。在这里，我们比较脉冲星的位置从公布的VLBI测量与那些从脉冲星定时数据从南山和帕克斯射电望远镜，以有关的两个参考系。我们发现，时间的位置显着不同的VLBI位置（也不同的星历表之间）。在JPL星历表DE 405中发现了$2.16\pm0.33$ \，mas的黄道旋转度在统计上的显著变化，但在随后的JPL星历表中没有发现显著的旋转。由于VLBI参考源位置和天文卫星与参考源的匹配存在不确定性，我们将这两个坐标系联系起来的精度受到限制。不仅定时位置取决于计算它们时使用的星历，而且定时数据的不同段也导致不同的位置估计。这些变化是所有星历表中最常见的，但在星历表之间的10 $μ$水平上观察到轻微变化。