Pulsar Timing Arrays require hierarchical models
针对脉冲星计时阵列（PTA）项目中无信息先验导致引力波信号参数估计偏差的问题，提出分层贝叶斯建模的合适先验，联合描述脉冲星集合及各分量特性，建议重新评估PTA结果。
2024-11-27 astro-ph.IM gr-qc
A Pulsar Time Scale Based on Parkes Observations in 1995--2010
高度稳定的毫秒天文台的计时提供了独立验证地球时间尺度的可能性，间隔超过一年。根据1995- 2010年澳大利亚64米帕克斯望远镜获得的脉冲星计时数据，构建了一个脉冲星时间尺度。最佳维纳滤波器被应用于提高集合时间尺度的精度。在整个研究的时间间隔内，时间尺度差异PT $_{ens}$ $-$ TT（BIPM 2011）的运行不超过$0.8 {\pm} 0.4$ $μs$。在15年内，$_{ens}$ $-$ TT（BIPM 2011）的分数不稳定性是${σ_z} = (0.6\pm 1.6){\cdot}10^{-15}$，它对应于引力波背景${Ω_g}h^2 {\sim} 10^{-10}$的能量密度的上限和在频率$2{\cdot}10^{-9}$下引力势${\sim} 10^{-15}$ Hz的变化。
2018-06-16 astro-ph.IM
Hierarchical Bayesian method for detecting continuous gravitational waves from an ensemble of pulsars
在寻找来自已知恒星的引力波信号时，已经使用独立搜索来处理目标。在这里，我们使用一个分层贝叶斯框架来结合从单个源的观测两个目的：产生一个检测统计的整个合奏的源内的搜索，并估计超参数的脉冲星椭圆率的基本分布。这两个目的都要求我们假设椭圆率分布的某种函数形式，作为原理的证明，我们采用两个玩具分布。一个是指数分布，由其平均值定义，另一个是由其宽度定义的半高斯分布。我们表明，通过将一个共同的参数化的先验椭圆率分布，我们可以更有效地检测引力波从整个合奏的源，而不是试图结合一个简单的非层次的方法的意见。这可能使我们能够在有信心检测到任何单个源之前从系综中检测到引力波。我们还使用LIGO第六次科学运行的92颗卫星的数据应用这种方法。没有发现信号的证据，但$3.9\ee{-8}$和$4.7\ee{-8}$的90\%上限分别设定在假设的指数椭圆分布的平均值和假设的半高斯椭圆分布的宽度上。
2018-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Robust Bayesian non-linear pulsar timing and noise analysis using a sequential data-tempered ensemble sampler
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）
本文提出一种以数据大小为退火参数的顺序集成MCMC方法，用于贝叶斯脉冲星计时与噪声分析，通过渐进增加数据量实现可靠收敛并降低计算成本，并在NANOGrav 12.5年数据上验证了其有效性。
2026-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of a pulsar-based timescale
利用Parkes脉冲星定时阵列（PPTA）项目的观测数据，我们开发了第一个基于脉冲星的时标，其精度可与国际原子时标的不确定性相媲美。我们的恒星系综提供了一个类似于自由原子时标Echelle Atomique Libre（EAL）的Ensemble脉冲星标度（EPS）。EPS可用于检测原子时标的波动，因此可能导致地球时间TT（PPTA11）的新实现。我们成功地跟踪了已知影响国际原子时间表（TAI）频率的特征，发现TT（PPTA11）和TT（BIPM 11）之间存在轻微的显著差异。我们讨论的各种现象，导致相关信号的脉冲星定时残差，因此限制了脉冲星时标的稳定性。
2012-08-17 astro-ph.IM astro-ph.SR
Optimal Filtration and a Pulsar Time Scale
提出了一种基于最优维纳滤波器的脉冲星群时（系综时）构造算法。该算法可以将原子时尺度变化和脉冲星自转对脉冲到达时间重心残差的贡献分离出来。该方法被应用于PSR B 1855 +09和PSR B 1937 +21的观测，并用于获得UTC相对于脉冲星群时间PT $_{\rm ens}$的改正。直接比较地球时TT（BIPM 06）和脉冲星群时PT $_{\rm ens}$表明，它们相差不超过$0.4\pm 0.17\; μ$ s。基于TT（BIPM 06）- PT $_{\rm ens}$时间差的分数不稳定性，在$Ω_g {h}^2\sim 10^{-9}$水平上建立了引力波背景能量密度的新极限。
2011-08-05 astro-ph.IM
Pulsar Timing Arrays
在过去的十年中，使用一个集合的射电望远镜来限制由随机引力波背景引起的特征应变，极大地推进了探测甚低频引力波的事业。本文综述了脉冲星定时阵列（PTA）这种探测引力波的电磁手段。介绍了PTA的工作原理、目前正在使用的PTA及其现状，并讨论了利用PTA探测引力波面临的主要挑战。
2013-01-24 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
On the Acceleration of Pulsar Timing computations using Normalising Flows and Parallelisation
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Ahmedabad University（艾哈迈达巴德大学）；IISER Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
该研究针对脉冲星计时计算的高维度等瓶颈，采用POCOMC采样技术与并行化方案，对比了不同软件包的加速效果，为PTA分析提供了高效计算途径。
2026-10-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Solar-System Studies with Pulsar Timing Arrays
高精度脉冲星计时是天体物理学和基础物理学应用的核心。当对位于不同天空位置的毫秒引力波系综进行计时时，即脉冲星计时阵列（PTA），人们可以通过空间相关性来搜索超低频引力波（GW），这种空间相关性是由通过GW的时空变形引起的脉冲到达时间（TOA）。脉冲星定时模型需要使用太阳系星历（SSE）来正确预测太阳系重心的位置，即所有TOA所参考的（准）惯性系。在这里，我讨论如何在SSE中的错误可以引入相关性的TOA可能会干扰GW的搜索，可以利用PTA研究太阳系。我讨论欧洲脉冲星定时阵列和国际脉冲星定时阵列合作的背景下所做的工作。其中包括PTA数据中行星质量的最新更新，最大质量小行星质量的第一个限制，以及来自独立群体的SSE之间的比较。最后，我讨论了一种新的方法，在太阳系中的未知天体的质量设置限制，并计算PTA数据的质量敏感性曲线。
2018-02-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
Pulsar timing and polarimetry: results and perspectives
本文全面综述了脉冲星计时与偏振测量领域的研究现状，重点介绍了多个国际PTA合作组织在探测nHz引力波随机背景方面的最新进展，并回顾了基于脉冲星数据对标量超轻物质的约束，探讨了其在基础物理和宇宙学中的应用前景。
2025-01-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
Algorithmic Pulsar Timing
脉冲星计时是一个迭代拟合脉冲到达时间的过程，通过在到达时间之间强制脉冲星旋转整数次来限制脉冲星的自旋、天体测量和可能的二进制参数。相位连接是在确定脉冲星定时解的同时明确确定到达时间（TOA）之间的旋转数的过程。脉冲星计时目前需要由个人进行逐步相位连接的手动过程。为了量化和简化这一过程，我们创建了一种可以精确相位连接和时间隔离的脉冲星的算法，即脉冲星定时器APT。使用统计F检验和参数不确定性和协方差的知识，该算法决定在拟合中包括哪些新数据，何时添加额外的定时参数，以及在后续迭代中尝试哪个模型。使用这些工具，该算法可以相位连接以前需要大量手动工作的时序数据。我们在100个模拟系统上测试了该算法，成功率为99%。APT将统计测试和技术与逻辑决策过程相结合，非常类似于脉冲星天文学家几十年来使用的手动决策过程，以及一些计算蛮力，以自动化孤立脉冲星相位连接的通常棘手过程，为脉冲星系统的自动拟合奠定基础。
2021-12-10 astro-ph.IM
The Scaling of the RMS with Dwell Time in NANOGrav Pulsars
脉冲星定时阵列（PTA）是一组定时良好的毫秒级脉冲星，被用作引力波（GW）的探测器。考虑到目前的敏感性、PTA的预计改进以及GW信号的预测强度，未来十年内可能会检测到具有PTA的GW。我们可以改进PTA的一种方法是减少脉冲星定时残差中存在的测量噪声。如果阵列中包含的雷达显示不相关的噪声，则定时残差的均方根（RMS）被预测为按$\mathrm{T}^{-1/2}$缩放，其中T是每次观测的停留时间。在这种情况下，可以通过增加T来增加阵列的灵敏度。我们研究了北美纳赫观测站五年的引力波（NANOGrav）数据集中的17颗双星，以确定观测到的双星的时间残差中的噪声是否与这一性质一致。为了进行比较，我们对PSR B1937+21进行了相同的分析，这是一颗已知显示红噪声的脉冲星。利用这种方法，我们发现17个NANOGrav天体中有15个具有与平方反比律一致的定时残差。数据还表明，这15颗恒星可以被观察到长达8倍的时间，同时仍然表现出与根T一样的RMS。
2015-10-30 astro-ph.IM
Applying hybrid clustering in pulsar candidate sifting with multi-modality for FAST survey
针对FAST巡天中脉冲星候选体筛选面临的异构数据与类别不平衡问题，提出一种基于多模态半监督学习的混合集成聚类算法，在HTRU2和FAST数据上取得高精确率与召回率，并支持并行化以提升效率。
2023-11-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for identifying pulsar candidates in radio surveys using scintillation
National Centre for Radio Astrophysics（国家射电天体物理中心）；CIFAR（加拿大国际研究前沿研究所）
本研究通过模拟脉冲星种群，发现1420 MHz和10 kHz的观测参数可优化脉冲星检测，利用闪烁技术可检测56%的正常脉冲星和84%的毫秒脉冲星，且无法通过时间域搜索验证。
2026-01-05 astro-ph.IM
A pulsar-based timescale from the International Pulsar Timing Array
我们已经建立了一个新的时标，TT（IPTA 16）的基础上，从国际脉冲星定时阵列（IPTA）的第一个数据发布的射电望远镜的观测。我们使用了两种分析技术与独立的估计脉冲星观测的噪声模型和不同的算法获得脉冲星时标。这两种分析在估计的不确定性范围内一致，并且都与TT（BIPM 17）一致，后者是国际计量局（BIPM）制作的后校正时标。我们表明，这两种方法可以检测到重大错误TT（BIPM 17），如果他们存在。我们估计的稳定性的原子钟从TT（BIPM 17）是来自使用四个铷喷泉钟在美国海军天文台的观测。将TT（IPTA 16）的功率谱与这些喷泉钟的功率谱进行比较表明，基于脉冲星的时间尺度不太可能在未来十年内对最佳时间尺度的稳定性做出贡献，但它们仍然是对原子时间尺度的有价值的独立检查。我们还发现，基于脉冲星的时间尺度的稳定性很可能受到我们对太阳系动力学的了解的限制，TT（BIPM 17）中的误差不会成为IPTA主要目标的限制因素，IPTA的主要目标是寻找纳赫兹引力波的签名。
2019-10-30 astro-ph.IM
Consistency of the Parkes Pulsar Timing Array Signal with a Nanohertz Gravitational-wave Background
脉冲星定时阵列实验最近报告了强有力的证据，一个共同的频谱随机过程的应变谱指数符合预期的纳赫兹频率的引力波背景，但可以忽略不计，但非零的空间相关性所需的明确的检测证据。然而，Parkes Pulsar Timing Array（PPTA）合作指出，最近分析中使用的相同模型在没有出现的模拟中产生了共同频谱过程的强有力证据。在这项工作中，我们介绍了一种方法来区分脉冲星的功率谱具有相同的振幅从噪声功率谱相似，但不同的振幅。前者是纳赫兹引力波背景的空间不相关脉冲星项的签名，而后者可以代表系综脉冲星噪声特性。我们在模拟数据集上测试了该方法。我们发现，PPTA双星中的共同过程确实与脉冲星项的光谱特征相一致。我们推荐这种方法作为真实的天体物理学和宇宙学背景应该通过的有效性测试之一，以及对背景的空间不相关分量的推断。
2022-06-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
PulSKASim: A Pulsar Simulator for SKA-Scale Interferometric Observations
University of Oxford（牛津大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
PulSKASim是一种用于SKA尺度干涉观测的脉冲星模拟器，能够模拟脉冲星流量变化，考虑积分时间等因素，实现真实条件下的干涉仪测试。
2026-03-04 astro-ph.IM
The MeerKAT Pulsar Timing Array: First Data Release
我们目前的第一个2.5年的数据从MeerKAT脉冲星定时阵列（MPTA），MeerTime的一部分，MeerKAT大型调查项目。MPTA的目标是精确测量南半球可见的88个脉冲星的集合的脉冲到达时间，目的是作为国际脉冲星定时阵列的一部分，为搜索、探测和研究毫微微赫兹频率的引力波做出贡献。该项目使用MeerKAT望远镜，并使用L波段接收器以两周的典型观测周期运行，该接收器记录856-1712 MHz的数据。我们提供了一个全面的描述的观测系统，软件和管道使用和开发的MeerTime项目。作为本次数据发布的一部分，提供的数据产品来自于2019年2月至2021年10月MeerTime计划开始期间至少进行了$30$观测的78个卫星。这些包括子频带和频带平均到达时间，以及初始定时星历，噪声模型和用于导出脉冲到达时间的频率相关标准模板（肖像）。考虑到数据中检测到的噪声过程后，频率平均残差的$67$的频谱实现了均方根残差精度为$< 1 μ\rm{s}$。我们还提出了一种新的时钟校正波形的恢复完全从脉冲星定时残差，并探索到国际脉冲星定时社区感兴趣的初步研究结果。到达时间，标准和完整的斯托克斯参数校准脉冲星定时档案是公开的。
2022-12-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
The second data release from the European Pulsar Timing Array II. Customised pulsar noise models for spatially correlated gravitational waves
本研究针对欧洲脉冲星计时阵第二次数据发布的25颗毫秒脉冲星，提出优化噪声建模的新技术，结合新散射模型与模拟分析噪声特性，提升纳赫兹引力波背景探测灵敏度，成果已应用于全球脉冲星计时阵研究。
2023-06-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
The MeerKAT Pulsar Timing Array: The $4.5$-year data release and the noise and stochastic signals of the millisecond pulsar population
本文发布MeerKAT脉冲星计时阵列4.5年、83颗毫秒脉冲星数据并完成详细噪声分析，发现共有未关联红噪声过程，测得其振幅、谱指数及固定谱指数下的贝叶斯因子，并预测引力波背景灵敏度。
2024-12-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cutting the cost of pulsar astronomy: Saving time and energy when searching for binary pulsars using NVIDIA GPUs
使用傅立叶域加速搜索（FDAS）方法来搜索二进制序列是计算成本高的过程。下一代射电望远镜必须实时执行FDAS，因为数据量太大而无法存储。FDAS是一种匹配滤波方法，用于搜索具有近似线性加速度的二元双星的时域射电天文数据集。在本文中，我们将探讨如何利用NVIDIA GPU上的混合精度计算和动态频率缩放组合，降低AstroAccelerate中类似SKA的FDAS实施的能源成本。结合这两种方法，我们已经成功地节省了58%的FDAS的总能源成本与（<3%）牺牲的数值灵敏度。
2022-11-24 astro-ph.IM cs.DC
Exploring pulsar timing precision: A comparative study of polarization calibration methods for NANOGrav data from the Green Bank Telescope
本研究利用绿岸望远镜观测的三颗NANOGrav脉冲星数据，对比三种极化校准方法对计时精度的影响，发现均优于无校准场景，其中IFA方法表现最佳，为提升脉冲星计时精度提供了方法参考。
2024-10-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
From Bright Binaries To Bumpy Backgrounds: Mapping Realistic Gravitational Wave Skies With Pulsar-Timing Arrays
在接下来的几年里，脉冲星定时阵列计划可能会通过探测毫微微赫兹频率的引力波的随机背景来开创引力波天文学的下一个时代，这种引力波起源于一个宇宙学上的超大质量双黑洞的螺旋状种群。虽然源位置可能是各向同性的，但引力波的角功率分布将是各向异性的，最大质量和/或附近的双星产生的信号可能会在背景上回响。我们研究这样一个现实的角功率分布，开发快速，准确的天空映射策略，以本地化像素和扩展区域的过剩功率，同时建模的背景信号，从质量较低，更遥远的合奏。我们发现，功率各向异性将是具有挑战性的区别于现实的引力波天空的各向同性，需要SNR $>10$，以有利于各向异性与$10:1$后验几率在我们的案例研究。在我们的技术中，除了一个各向同性的背景与多个点源的人口信号建模提供了最物理动机和易于解释的地图，而球谐模型的平方根功率分布，$P(\hatΩ)^{1/2}$，表现最好的区别于整体各向同性。我们的技术是模块化的，很容易纳入现有的脉冲星定时阵列分析管道。
2020-08-26 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
The stochastic background: scaling laws and time to detection for pulsar timing arrays
我们推导出最佳互相关统计量的信噪比的标度律，并表明，作为观测时间的函数的信号噪声比的大幂律增加$T$，通常假设只在早期举行。经过足够的时间后，脉冲星计时阵列进入一个新的状态，信号与噪声的比例仅为$\sqrt{T}$。此外，在这一制度的脉冲星定时数据的质量和节奏变得相对不重要。这是因为脉冲星计时残差的最低频率变成了引力波主导。脉冲星计时阵列进入这种状态的速度比人们天真地怀疑的要快。对于T=10年的观测和典型的随机背景振幅，剩余均方根值小于约$1\,μ$ s的类星体已经处于该区域。在这种情况下，提高背景探测能力的最佳策略是增加阵列中的雷达数量。我们还对NANOGrav脉冲星定时阵列进行了逼真的模拟，该阵列通过积极的脉冲星调查活动定期向其阵列中添加新的毫秒脉冲星，并表明检测可能在十年内进行，最早可能在2016年发生。
2013-05-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Identifying pulsar candidates in interferometric radio images using scintillation
本文提出一种在干涉射电图像中通过识别闪烁源来筛选脉冲星候选体的新技术，可节省计算量并发现时域搜索难以探测的脉冲星。
2024-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detecting Pulsars with Interstellar Scintillation in Variance Images
脉冲星是唯一已知的宇宙射电源是足够紧凑，以显示衍射星际闪烁。无线电信号在时间和频率上的变化图像可用于使用下一代合成射电望远镜进行大规模连续测量时探测射电星。该技术允许在整个视场上进行搜索，同时避免了对昂贵的逐像素高时间分辨率搜索的需要。我们研究的灵敏度检测方差图像中的信号。我们发现，方差图像是最敏感的闪烁的时间尺度和带宽是接近的子积分时间和通道带宽。因此，为了最大限度地检测到一个给定的无线电连续谱调查，它是必不可少的，以保持高的时间和频率分辨率，使我们能够使方差图像敏感的闪烁特性不同的闪烁星。我们演示了Murchision宽场阵列数据的技术，并表明方差图像确实可以导致探测到的辐射源，通过区分他们从其他无线电源。
2016-07-26 astro-ph.GA astro-ph.IM
The Northern High Time Resolution Universe Pulsar Survey I: Setup and initial discoveries
我们报告的设置和初步发现的北部高时间分辨率宇宙调查的脉冲星和快速瞬变，第一次主要的脉冲星调查进行的100米Effelsberg射电望远镜和第一次在20年来观察整个北部天空在高射频。使用一个新开发的7波束接收机系统，结合国家的最先进的多相滤波器组，我们记录了240 MHz的有效带宽在410个通道集中在1.36 GHz的时间分辨率为54 $μ$ s。如此精细的时间和频率分辨率增加了我们对毫秒脉冲星和快速瞬变的灵敏度，特别是在银河系深处，由于通道内分散拖尾，以前的调查受到限制。为了优化观测时间，调查分为三个积分制度依赖于银河系的纬度，1500-s，180-s和90-s积分的纬度范围$|b|<3.5^{\circ}$，$|b|<15^{\circ}$和$|b|>15^{\circ}$，分别。到目前为止，这项调查已经发现了15颗射电脉冲星，包括一颗特征年龄为$\sim18$ kyr的脉冲星{PSR J2004+3429}，以及一颗高度偏心的毫秒脉冲双星{PSR J1946+3417}。所有新发现的双星都是使用位于Jodrell Bank天文台的76米Lovell射电望远镜和Effelsberg射电望远镜进行计时的。我们提出了所有新发现的超新星的时间解决方案，并讨论了潜在的超新星遗迹协会{PSR J2004+3429}。
2013-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improved Pulsar Timing via Principle Component Mode Tracking
本文提出了一种主成分分析方法，用于跟踪和补偿脉冲星轮廓中的短时标变化，以提高脉冲星定时精度。我们将其与用于确定脉冲到达时间的快速似然技术相结合，在主成分幅度上边缘化。这允许在脉冲星变化的存在下精确估计定时误差。我们将该算法应用于慢脉冲星PSR J2139+0040，使用一组存档的非目标光栅扫描观测在任意时期在四年，获得改进的定时解决方案。该方法允许准确的脉冲星定时的数据集与短连续的源观测，开放的机会，脉冲星定时和测绘调查之间的一致性。
2017-12-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Interstellar Medium Mitigation Techniques in Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列使用一组毫秒脉冲星，试图直接探测纳赫兹引力波。为此目的，高精度的定时器是必不可少的，并最终精度的顺序为100 ns的要求。星际介质中的传播效应导致脉冲星的无线电辐射被分散和散射，从而在脉冲到达地球的途中引入时间可变的延迟。如果这些延迟没有得到适当的校正，它们可能会在脉冲星的时间分析中造成重大错误。这些会议记录将审查脉冲到达时间的星际介质的影响，并提出一些用于减轻脉冲星信号的相关时间延迟的技术。校正这些延迟对于提供更高的定时精度并因此增加阵列对引力波的灵敏度是必不可少的。
2015-01-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Proving the short-wavelength approximation in Pulsar Timing Array gravitational-wave background searches
在未来几年内，脉冲星定时阵列有望探测到来自超大质量黑洞宇宙合并历史的低频引力波背景。GWB在脉冲星残差中引入了独特的相关性--脉冲的预期到达时间减去其实际到达时间。简化的假设是为了写一个解析表达式的关联函数，称为海林和唐斯曲线的各向同性GWB，这取决于角分离的脉冲星对，考虑的引力波频率，和距离的脉冲星。这就是所谓的短波长近似，我们证明这里严格和分析的第一次。
2018-09-11 astro-ph.GA astro-ph.IM
The NANOGrav Nine-Year Data Set: Noise Budget for Pulsar Arrival Times on Intraday Timescales
利用天文钟作为引力波实验的天体物理钟，要求尽可能高的计时精度。脉冲到达时间（TOA）受到脉冲星本身、沿视线穿过星际介质以及测量过程中发生的随机过程的限制。在秒到小时的时间尺度上，TOA方差超过由于加性噪声引起的模板拟合误差。我们评估贡献的总方差从两个额外的影响：振幅和相位抖动固有的单脉冲和变化的星际脉冲响应散射。这三种效应对时间、频率和脉冲信噪比具有不同的依赖性。我们使用来自北美纳赫兹观测站的37颗脉冲星的引力波数据来评估每个脉冲星对整个日内噪声预算的贡献。我们检测了22个脉冲的抖动，并估计我们的脉冲的均方根抖动的平均值为脉冲相位的$\sim 1\%$。我们研究抖动如何演变为频率的函数，并找到进化的证据。最后，我们比较我们的测量与以前的噪声参数估计和讨论的方法，以改善引力波检测管道。
2016-09-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Millisecond Pulsars as Standards: Timing, positioning and communication
毫秒级卫星（MSP）在计时、定位和元数据通信方面具有很大的潜力。
2017-11-16 astro-ph.IM physics.pop-ph
The Analysis of the Influence of Coordinate Error of Observation Station On the Construction Accuracy of Pulsar Time
National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家授时中心）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院新疆天文台）
通过模拟不同站坐标误差对三种毫秒脉冲星在13天和5年观测跨度下的计时结果影响，发现站坐标误差会显著降低脉冲星时间尺度构建精度，且与脉冲星类型无关，误差与计时残差均方根呈线性关系，其中Roemer延迟误差占主导。
2026-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Algorithmic Pulsar Timer for Binaries
本文提出一种自动化双星及孤立脉冲星计时算法，利用F检验和约化χ²极小值附近的二次关系系统确定全局自转计数，并为Terzan 5中两颗新双星脉冲星建立计时解。
2024-04-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
The High Time Resolution Universe survey XIV: Discovery of 23 pulsars through GPU-accelerated reprocessing
我们在南方高时间分辨率宇宙脉冲星巡天的中高银河纬度部分的档案数据中进行了一次新的射电望远镜搜索。这是第一次在整个数据集中搜索二进制序列，这是一项由GPU加速的去色散和周期性搜索代码实现的成就，比以前使用的管道快近50倍。候选人选择完全由机器学习算法处理，允许在几个人天内评估1760万名候选人。我们还引入了一种离群值检测算法，用于有效减轻折叠数据的射频干扰（RFI），这是一种新方法，可以发现先前被RFI掩盖的干扰。我们讨论了对未来搜索的影响，特别是扩大RFI缓解工作的重要性，以提高调查的完整性。我们总共发现了23个以前未知的源，包括6个毫秒双星和至少4个双星系统中的毫秒双星。我们还发现了一个难以捉摸但可信的红背候选人，我们还没有确认。
2018-11-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
The optimal schedule for pulsar timing array observations
为了最大限度地提高脉冲星定时阵列对随机引力波背景的灵敏度，我们提出了优化观测计划的计算技术。该技术适用于单望远镜和多望远镜实验。通过调整分配给每个脉冲星的观测时间，同时保持观测时间总量不变，优化了每个望远镜的观测时间表。优化的时间表取决于每个脉冲星的定时噪声特性以及仪器的性能。给出了几个例子来说明不同类型的噪声的影响。最后给出了一种选择脉冲星定时阵列的方法。
2012-04-19 astro-ph.IM gr-qc
Pulsar timing array projects
脉冲星是宇宙中已知的最稳定的旋转体之一。多年来，有些毫秒钟的稳定性可与原子钟相媲美。对许多这样的稳定恒星的观测结果进行比较，可以首次直接探测到引力波，改进太阳系行星星历，并提供一种研究地球时间尺度不规则性的手段。在这里，我们回顾了当前和未来的脉冲星定时阵列项目的目标和状态。
2009-11-04 astro-ph.IM astro-ph.SR
Iterative time-domain method for resolving multiple gravitational wave sources in Pulsar Timing Array data
随着越来越多的定时脉冲星加入脉冲星定时阵列，利用脉冲星定时阵列（PTA）在超低频范围（$10^{-9}$ Hz至$10^{-7}$ Hz）进行引力波（GW）源搜索的灵敏度在未来将继续提高。预计下一代射电望远镜，即500米口径球面射电望远镜（FAST）和平方公里阵列（SKA），将使定时良好的射电望远镜的数量增加到$O(10^3)$。更高的灵敏度将导致GW源的更大距离，除了未解决的群体之外，还可以发现多个可解决的GW源。因此，需要数据分析技术，其可以搜索并解析PTA数据中同时存在的多个信号。PTA数据分析中的多分辨率问题带来了一系列独特的挑战，例如非均匀采样数据，大量所谓的脉冲星相位参数，这些参数是由于到脉冲星的距离测量不准确而产生的，以及由于观测波形中的少量周期而导致傅立叶域中信号分离不良。
2022-07-01 astro-ph.IM physics.data-an
Gaussian process representation of dispersion measure noise in pulsar wideband datasets
针对脉冲星宽带数据集的色散量（DM）噪声问题，本文推导了一种纳入任意DM变化模型（含高斯过程模型）的方法，推广了现有处理方法，可用于脉冲星计时及阵列分析。
2025-08-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Stability of pulsar rotational and orbital periods
毫秒和双星是最稳定的天文频率标准。它们可以应用于解决天文学和计时计量学中的许多问题，包括寻找早期宇宙中的随机引力波背景，测试广义相对论，以及建立新的时间尺度。为了全面研究脉冲星的性质，需要对脉冲星的自旋和轨道参数进行正确的无偏估计。这些估计基本上取决于脉冲星定时残差中存在的随机噪声分量。仪器白噪声具有可预测的统计特性，对定时观测的解释没有损害，而天体物理/地球物理低频噪声则破坏了定时观测，从而降低了广义相对论检验的质量，降低了脉冲星时标的稳定性。
2009-09-05 astro-ph.IM astro-ph.SR
Pulsar Timing Sensitivity to Very-Low-Frequency Gravitational Waves
在纳赫兹频率下，引力波（GW）会引起脉冲星信号到达时间的变化，而脉冲星信号的到达时间可以通过精确的定时观测来测量。在这里，我们计算甚低频GW的灵敏度约束的仪器，传播和其他噪音从根本上限制脉冲星定时观测。达到预期的GW信号强度将需要估计和消除由典型的星际等离子体湍流引起的到达时间波动的$\simeq$ 99%，并将白均方根定时噪声减少到$\sim$ 100纳秒或更少。单脉冲星信噪比（SNR）= 1的灵敏度则受到$h_{rms} \sim$ 2 $\times 10^{-16}$的最佳现行地面时间标准的限制[f/（1周期/年）] $^{-1/2}$，用于$f < 3 \times 10^{-8}$ Hz，其中f是傅立叶频率，假设带宽为1周期/（10年）。这个灵敏度包络可能是乐观的，因为它假设可以忽略不计的内在脉冲星旋转噪声，从时间标准到天文台的完美时间传递，以及稳定的脉冲轮廓。尽管如此，它可以与预测的信号水平的宽带天体物理GW背景的超大质量黑洞二进制。这种背景仅在低于约1周/（10年）的频率下可与计时噪声相比，这表明可靠的探测将需要通过脉冲星阵列信号处理大大提高信噪比。
2011-01-19 astro-ph.IM gr-qc
The NANOGrav Nine-Year Data Set: Excess Noise in Millisecond Pulsar Arrival Times
使用脉冲星定时阵列的引力波天文学需要高质量的毫秒脉冲、可校正的星际传播延迟和高精度的脉冲到达时间测量。在这里，我们确定噪声的定时残差，超过了预测的到达时间估计的毫秒射电观测的北美纳赫兹天文台的引力波。我们使用方差和结构函数分析来表征多余的噪声。我们发现，37个脉冲星中有26个显示出与基于每个脉冲星的短时标分析的仅白噪声模型不一致，并且我们证明了15个脉冲星的过量噪声具有红色功率谱。我们还将多余的噪声分解为彩色（射频相关）和消色差分量。将消色差红噪声分量与自旋噪声相关联，并包括文献中基于功率谱的额外估计，我们根据自旋参数（频率和频率导数）和数据跨度长度估计了标度律，并将其与Shannon \& Cordes（2010）的标度律进行了比较。我们简要地讨论了我们的结果在纳赫兹频率的引力波的检测。
2016-12-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optimal Frequency Ranges for Sub-Microsecond Precision Pulsar Timing
精确的脉冲星计时需要针对测量误差和来自中子星本身和星际介质的天体物理变化进行优化。我们研究了到达时间精度作为射频和带宽的函数的优化。我们发现，增加带宽，减少接收机噪声的贡献是由星际效应和内在的脉冲轮廓演变的强烈的色彩依赖性。因此，由此产生的最佳频率范围取决于望远镜和脉冲星。我们证明了五个脉冲星包括在当前的脉冲星定时阵列的结果，并确定它们不是最佳的观察在当前的中心频率。对于这些对象，我们发现，更好地选择总带宽以及中心频率可以提高到达时间的精度。相对于当前采用的接收机，以稍微更高的频率为中心的宽带接收机可以减少所需的总积分时间，并且在大多数情况下，假设积分时间固定，则可以将到达时间不确定性显著改善~sqrt（2）倍。我们还讨论了如何定时程序可以扩展到更大的分散措施，通过使用更高的频率观测的恒星。
2018-06-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Bayesian parameter estimation approach to pulsar time-of-arrival analysis
脉冲星计时阵列对超低频引力波的灵敏度不断提高，有望在未来5-10年内实现直接引力波探测。虽然在提高望远镜灵敏度、探测稳定的毫秒级射电望远镜和改进计时软件方面正在作出许多并行的努力，但有理由相信，用于精确确定射电望远镜脉冲到达时间的方法可以改进。更具体地说，这些TOA的不确定性，这强烈影响通过脉冲星定时检测GW的能力，确定可能是不可靠的。我们提出了两种贝叶斯方法产生脉冲星TOA开始从脉冲星的“搜索模式”的数据和预折叠的数据。这些方法被应用到模拟玩具模型的例子，在这个初步的工作中，我们专注于在折叠期间的不确定性问题。我们的分析的最终结果表示在后验概率分布的形式的信号参数（包括TOA）从一个单一的观察。
2011-03-02 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Nancay radiotelescope as part of the international Pulsar Timing campaigns
南凯射电望远镜从事高精度授时工作已有20年。自2004年以来，相干去色散仪器使200多颗恒星的大量常规观测成为可能，使用了这台100米级射电望远镜一半的时间。目前正在进行两个主要项目。一个大的年轻和年老的恒星被定时为多波长的方法，补充了非常成功的高能观测的恒星所做的费米。作为我们对欧洲脉冲星定时阵列的贡献，我们监测了一组高稳定的毫秒脉冲星，以探测宇宙学引力波背景。
2009-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Time-Correlated Structure in Spin Fluctuations in Pulsars
本文采用一种新的时域分析方法，研究了无线电脉冲到达时间随机变化的统计特性。该方法分两步进行。首先，我们使用高通滤波器减去低频漂移。其次，我们计算滤波数据的离散关联函数。作为测量相关性的补充方法，我们引入了一个统计量，该统计量测量了数据相对于时间转换数据的分散度。这里提出的分析方法是强大的，一般有用的研究到达时间的变化接近平均采样间隔的时间尺度。我们将这些方法应用于32颗恒星的定时数据。在两个射电天文台中，PSR B1133+16和B1933+16，我们发现，在10 - 20 d的时间尺度上，到达时间的波动与弛豫过程的明显特征相关。虽然这种弛豫响应可能是磁层的起源，我们认为，阻尼之间的中子星地壳和内部液体是一个更可能的解释。在这种解释下，我们的结果提供了第一个证据独立于脉冲星自旋毛刺的差异旋转中子星。PSR B 0950 +08显示了可能与模式切换相关的准周期振荡的证据。
2012-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
One year of monitoring the Vela pulsar using a Phased Array Feed
我们使用帕克斯试验台设施12米天线上的相控阵馈源（PAF）接收器对船帆座脉冲星进行了一年的观测。这些观测使我们能够研究PAF波束权重随时间的稳定性，证明可以使用PAF技术长时间计时，并检测和研究2016年12月12日发生的最近一次故障事件。梁重量被证明是稳定的时间尺度上的三个星期的顺序为1%。我们讨论了这对单碟望远镜上使用PAF监测行星的影响。
2017-05-22 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The SKAO Pulsar Timing Array
Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology（斯威本科技大学天文物理与超算中心）；Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Astronomy (OzGrav)（澳大利亚研究理事会引力波天文学卓越中心）；International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University（科廷大学国际射电天文研究中心）；Laboratoire de Physique et Chimie de l’Environnement et de l’Espace, Université d’Orléans / CNRS（奥尔良大学/法国国家科学研究中心环境空间物理化学实验室）；Observatoire Radioastronomique de Nançay, Observatoire de Paris, Université PSL, Université d’Orléans, CNRS（南希射电天文台，巴黎天文台，PSL大学，奥尔良大学，法国国家科学研究中心）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；Data Institute of Fundamental Research, II Homi Bhabha Road（基础数据研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）
SKAO脉冲星定时阵列旨在利用高灵敏度望远镜提升纳赫兹引力波探测能力，通过高精度脉冲星定时研究引力波背景及源。
2025-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
