A coherent acceleration search of the Parkes multi-beam pulsar survey - techniques and the discovery and timing of 16 pulsars
在银河系平面的帕克斯多波束脉冲星巡天中，应用了一种全相干加速搜索算法来搜索以前未发现的相对论双星。搜寻工作已经发现了16颗脉冲星，包括一颗毫秒脉冲星和一颗间歇脉冲星。尽管有许多有希望的候选者，但尚未发现相对论性二元脉冲星的新发现。在这里，我们详细介绍了在我们的分析中进行的加速搜索，并为发现的每一个卫星提出了相干的定时解决方案。针对目前相对论双星的发现还不多的情况，本文还讨论了加速搜索技术及其在发现相对论双星中的有效性。
2013-01-27 astro-ph.GA astro-ph.IM
Search for the gravitational wave memory effect with the Parkes Pulsar Timing Array
超大质量双黑洞合并产生的引力波爆发将在时空度量上留下持久的印记。这种引力波记忆信号可以被脉冲星定时阵列检测到，作为一个毛刺事件，似乎同时发生在所有的脉冲星上。本文描述了一种可用于搜索引力波记忆信号的初始算法。我们将此算法应用于Parkes脉冲星定时阵列数据集。在数据集中没有发现明显的引力波记忆信号。
2012-10-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reducing instrumental errors in Parkes Pulsar Timing Array data
本文利用METM和MTM校准与到达时间估计方法处理帕克斯脉冲星计时阵列9.6年数据，显著降低白噪声（最多六倍），并缓解红噪声，提升计时阵列灵敏度。
2024-07-29 astro-ph.IM
The Parkes Pulsar Timing Array
帕克斯脉冲星定时阵列（PPTA）项目的目标是：1）直接探测引力波，2）改进太阳系行星星历，3）开发基于脉冲星的时间尺度。在这篇文章中，我们描述了这个项目，解释了数据是如何收集和处理的，并描述了目前的研究。我们目前的数据集能够对迄今为止最严格的引力波背景设定上限。
2013-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Interpreting the Recent Upper Limit on the Gravitational Wave Background from the Parkes Pulsar Timing Array
我们提供了对Shannon等人的文章的评论。（2015年9月）题为“来自脉冲星观测中缺失的二元超大质量黑洞的引力波”。这封信的目的是解决公众和其他科学家对这项工作的结论的几个误解。
2016-02-19 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
HIPSR: A Digital Signal Processor for the Parkes 21-cm Multibeam Receiver
HIPSR（HI-Pulsar）是一个用于Parkes 21 cm多波束接收机的数字信号处理系统，与Parkes以前使用的系统相比，它提供了更大的瞬时带宽、更大的动态范围和更高的信号处理能力。额外的计算能力使宽带HI观测和脉冲星巡天期间快速射电暴的实时探测具有更精细的光谱分辨率。HIPSR使用异构架构，由基于FPGA的信号处理板组成，通过高速以太网连接到高性能计算节点。低级信号处理在基于FPGA的板上进行，更复杂的信号处理例程在基于GPU的计算节点上进行。HIPSR的开发是由两个主要科学目标驱动的：提供适合21厘米叠加和强度测绘实验的大带宽、高分辨率光谱;以及升级Berkeley-Parkes-Swinburne记录器，这是用于高时间分辨率宇宙巡天和脉冲星和河外射电爆发巡天的信号处理系统。
2017-05-11 astro-ph.IM
The Parkes multibeam pulsar survey: VII. Timing of four millisecond pulsars and the underlying spin period distribution of the Galactic millisecond pulsar population
我们目前的计时观测发现的四个毫秒脉冲星在帕克斯20厘米多波束脉冲星调查的银河平面。PSR J1552-4937和J1843-1448是独立的天体，自转周期分别为6.28和5.47毫秒。PSR J1727-2946在一个40天的双星轨道上，自转周期为27毫秒。4.43毫秒的脉冲星J1813-2621在一个8.16天的圆形双星轨道上，围绕着一颗低质量伴星，伴星的最小质量为0.2太阳质量。将这些结果与其他五个帕克斯多波束调查的检测相结合，给出了一个定义明确的样本，56个自旋周期低于20毫秒，我们开发了一个可能性分析，以约束函数的形式，最好地描述了基本分布的自旋周期为毫秒类星体。对数正态分布获得了最佳结果。伽马分布不太受欢迎，但仍与观测结果相符。均匀，幂律和高斯分布被发现是不一致的数据。目前的观测发现的银河系毫秒双星似乎符合对数正态分布，这种分布允许周期低于1.5毫秒的双星存在。
2015-04-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Two years of pulsar observations with the Ultra-Wideband Receiver on the Parkes radio telescope
利用帕克斯望远镜观测未回收的年轻彗星的主要方案已从窄带系统过渡到能够在704至4032兆赫之间进行观测的超宽带系统。我们在这里报告的最初两年的观察与此接收器。结果包括色散测量（DM）和法拉第旋转测量（RM）随时间的变化，比迄今为止，通量密度测量和几个零和模式变化的发现更高的精度确定。PSR J1703-4851被证明是一个小的子类，有一个弱模式和一个强模式，在时间上迅速交替。PSR J1114-6100的|RM|在所有已知脉冲星中排名第四，尽管它的位置远离银河系中心。PSR J1825-1446显示DM和RM的变化可能是由于它在前景超新星遗迹后面的运动。
2021-01-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Wideband timing of the Parkes Pulsar Timing Array UWL data
2018年，在64米帕克斯射电望远镜上安装了一个超宽带低频（UWL）接收器，使观测的瞬时频率覆盖范围从704 MHz到4032 MHz。在这里，我们提出了一个为期三年的数据集的35毫秒的Parkes脉冲星定时阵列（PPTA），使用宽带定时方法与UWL观察到的脉冲星的分析。与典型的窄带方法相比，两个关键的区别是，首先，生成二维模板，说明脉冲形状随频率的演变，其次，同时测量脉冲到达时间（ToA）和色散测量（DM）。这是第一次，宽带定时已被应用到一个统一的数据集收集与一个单一的大分数带宽接收器，这种技术最初开发。作为我们的研究结果，我们提出了一套配置文件的演变模型和新的定时解决方案，包括初始噪声分析。我们的ToA和DM测量的精度分别在0.005 $-$ 2.08 $μ$ s和（0.043 $-$ 14.24）$\times10^{-4}$ cm $^{-3}$ pc的范围内，94%的测量仪实现了小于1 $μ$ s的中位ToA不确定度。
2022-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Parkes Pulsar Timing Array Project
“脉冲星定时阵列”（PTA），其中一个大样本的观测分布在天球上的脉冲星相结合，允许调查“全球”的现象，如背景的引力波或不稳定的原子时标，产生相关的定时残差阵列的脉冲星。帕克斯脉冲星定时阵列（Parkes Pulsar Timing Array，PPTA）是基于帕克斯64米射电望远镜观测的PTA概念的实现。在50厘米（~700兆赫）、20厘米（~1400兆赫）和10厘米（~3100兆赫）三个无线电频段上观测了20毫秒射电星的样本，观测间隔为2 - 3周。2005年初开始进行定期观察。本文介绍了PPTA观测和数据处理的系统，包括定标和定时分析。讨论了观测系统、观测参数和分析方法的选择策略。提供了2005年3月至2011年3月期间三个波段的PPTA数据结果。对于20个频率计中的10个，在拟合脉冲频率及其一阶时间导数后，最佳频带的均方根定时残差小于1微秒。在大约一半的样本中检测到显著的“红色”定时噪声。我们讨论了这些结果对未来项目的影响，包括国际脉冲星定时阵列（IPTA）和基于平方公里阵列的PTA。我们还提出了一个“扩展PPTA”的数据集，结合PPTA数据与早期的Parkes定时数据，这些卫星。
2012-10-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar Timing Observations with Haoping Radio Telescope
我们报告了使用2014年建造的40米昊平射电望远镜（HRT）在L波段进行的脉冲星计时观测。观测是使用我们开发的脉冲星机器进行的。对毫秒脉冲星J 0437 -4715的计时观测在284天的时间跨度内获得了397 ns的计时残差。我们的观测成功地探测到了2019年7月23日发生的蟹状星云脉冲星故障。
2020-03-19 astro-ph.IM
Timing analysis for 20 millisecond pulsars in the Parkes Pulsar Timing Array
本文介绍了Parkes脉冲星定时阵列中20毫秒脉冲星的定时模型。通过使用较长的数据集和对非平稳噪声进行建模，这些模型中参数测量的精度比早期的结果有所提高。我们描述了一个新的噪声建模过程，并使用模拟数据证明其有效性。我们的方法包括增加年度分散措施（DM）的变化的定时模型的一些卫星。我们提出了第一个显着的视差测量PSRs J1024-0719，J1045-4509，J1600-3053，J1603-7202，和J1730-2304，以及一些后开普勒轨道参数的第一个显着的测量在六个双星系统中，由运动学效应引起的。改进的夏皮罗延迟测量结果大大改善了脉冲星质量测量，特别是分别用$M_p=1.44\pm0.07$ $M_\odot$和$M_p=1.47\pm0.03$ $M_\odot$测量PSR J 0437 -4715和J 1909 -3744。PSR J 0437 -4715的改进轨道周期导数测量结果在0.16%的精度水平，$D=156.79\pm0.25$ pc，迄今为止任何恒星的最精确的距离测量之一。
2015-10-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Review of Pulsar Timing Array for Gravitational Wave Research
本文综述了脉冲星定时阵（PTA）探测引力辐射的研究进展。在这里，我们将讨论毫秒级射电望远镜作为引力波探测器的使用，PTA可探测的引力辐射源和PTA实验的现状，指出未来的可能性。
2020-03-20 astro-ph.IM
Bayesian estimation of non-Gaussianity in pulsar timing analysis
我们介绍了一种方法，用于执行一个强大的贝叶斯分析脉冲星定时数据中存在的非高斯性，同时与脉冲星定时模型，和额外的随机参数，如描述红自旋噪声和色散测量变化。用于定义非高斯性存在的参数对于高斯过程为零，给出了定义非高斯行为强度的简单方法。我们使用模拟表明，当数据中的噪声来自非高斯分布时，假设高斯统计可以显着增加与脉冲星计时模型参数相关的不确定性。然后，我们将该方法应用到公开可用的15年帕克斯脉冲星定时阵列数据发布1数据集的二进制脉冲星J0437 $-$ 4715。在这个分析中，我们提出了一个显着的非高斯检测不相关的非热噪声，但我们发现，它还没有影响定时模型或随机参数估计显着相比，假设高斯统计进行分析。然而，所提出的方法是目前的欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和国际脉冲星定时阵列（IPTA）数据集的直接实际使用。
2014-09-18 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
Detection of gravitational waves by pulsar timing
本文提出了一种新的引力波探测方法，它是基于多个天体同时计时，然后将拟合后的计时数据扩展成不同谱类（具有不同谱指数）的分量。本文用脉冲星定时阵中提出的两点角关联函数检验了随机引力波在谱分量中的存在性。这种新的方法被应用到几个毫秒的恒星的定时数据，并允许检测一个签名类似于一个预测的引力波背景在相对较高的置信水平：实验和理论两点相关$ρ=0.82\pm 0.07$之间的相关系数。
2010-12-14 astro-ph.IM
A polarization census of bright pulsars using the Ultra-Wideband Receiver on the Parkes radio telescope
我们提出了高信噪比，全偏振脉冲轮廓40明亮，“慢”旋转（非回收）的卫星使用新的超宽带低频（UWL; 704-4032 MHz）接收器的帕克斯射电望远镜。我们获得了最新的和准确的星际介质参数对这些恒星（色散措施和法拉第旋转措施），并揭示了法拉第色散对PSR J 1721 -3532星际散射造成的。我们发现脉冲轮廓的一般趋势，包括降低分数线偏振和圆偏振度随频率的增加，与以前的研究一致，同时也揭示了新的功能和频率演变。这表明，可以得到的结果，使用UWL监测观测慢脉冲星，这是有价值的，以提高我们的理解脉冲星发射和干预星际介质。经校准的数据产品是公开的。
2021-03-25 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar Timing at the Deep Space Network
70米深的DSN的深空间站天线14（DSS-14）在戈德斯通最近配备了仪器，使脉冲星搜索和定时操作。能够进行类似操作的系统正在DSS-63安装，并计划在DSS-43安装。戈德斯通系统是其中第一个投入使用的系统，带宽为640兆赫，从1325兆赫延伸到1965兆赫。脉冲星计时管道的初步结果显示，脉冲星B1937+21的短期残差< 100 ns。目前正在DSS-14进行调试观测，以获得几个毫秒级雷达上的TOA测量基线。
2017-03-03 astro-ph.IM
Searching for gravitational wave memory bursts with the Parkes Pulsar Timing Array
由超大质量黑洞合并等事件产生的引力辐射的各向异性爆发在太空中留下永久的印记。这样的引力波“记忆”（GWM）信号，原则上，通过脉冲星计时可以检测到脉冲星表观脉冲频率的突然变化。如果在GWM信号经过地球时监测到一个雷达阵列，那么这些雷达将同时出现脉冲频率的变化，其变化量随它们的天空位置以四极方式变化。在这里，我们描述了这样的事件的搜索算法，并将该算法应用到大约六年的数据从帕克斯脉冲星定时阵列。我们没有发现GWM事件，并设置一个上限的事件，可以检测到的速率。我们表明，使用简单的模型的黑洞合并率，这种非检测并不意外。
2014-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Einstein@Home Discovery of 24 Pulsars in the Parkes Multi-beam Pulsar Survey
我们已经进行了一个新的搜索在紧凑的双星系统中的Parkes多波束脉冲星巡天（PMPS）的数据，采用新的方法来消除多普勒调制的二进制运动。这使得对致密双星中的双星具有无与伦比的灵敏度。分布式志愿者计算项目Einstein@Home提供了大约17000 CPU核心年的计算时间，该项目具有大约1 PFlop/s的持续计算能力。在我们的搜索中，我们发现了24个新的双星，其中18个是孤立的双星，6个是双星系统的成员。尽管宽的滤波器组通道和相对较慢的采样时间的PMPS数据，我们发现具有非常大的比率的色散测量（DM）的自旋周期的恒星。PSR J1748-3009是已知DM最高的毫秒脉冲星（约420 pc/cc）。我们还发现了PSR J1840-0643，它是一个轨道周期为937天的双星系统，是已知的第四大双星系统。新的脉冲星J1750-2536可能属于罕见的中等质量双星。其中三个孤立的恒星在其发射中显示出长期的零或不稳定性，进一步增加了这个不断增长的家族。我们的发现证明了分布式志愿者计算对数据驱动天文学的价值，以及将新的分析方法应用于广泛搜索的数据的重要性。
2013-08-21 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
The Parkes Pulsar Timing Array Project: Second data release
我们描述了来自帕克斯脉冲星定时阵列（PPTA）的14年的公共数据，PPTA是一个正在进行的项目，该项目使用64米帕克斯射电望远镜在三个观测波段以大约三周的节奏对26毫秒脉冲星的脉冲到达时间进行精确测量。全面介绍了自2004年以来望远镜使用的脉冲星观测系统，包括校准方法和系统组件稳定性分析。我们试图提供完整的会计从原始测量斯托克斯参数的脉冲到达时间的减少，以帮助第三方再现我们的结果。这种转换被封装在一个处理管道中，该管道被设计用于跟踪出处。我们的数据产品包括每个脉冲星的脉冲到达时间，以及一组初始脉冲星参数和噪声模型。还提供校准脉冲曲线和定时模板曲线。这些数据代表了跨越14年的近21，000小时的记录数据。在考虑了引起时间相关噪声的过程之后，其中22个天线在至少一个无线电频带中具有< 1 $μ$ s的加权均方根定时残差。这些数据应该允许最终用户快速进行自己的引力波分析（例如），而不必理解脉冲星偏振校准的复杂性，也不必掌握分析原始数据文件时所需的射频干扰缓解。
2020-03-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
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
Gravitational wave research using pulsar timing arrays
脉冲星定时阵列（PTA）是指对广泛分布的毫秒级脉冲星阵列进行定期、高精度定时观测的计划。在这里，我们审查的三个主要PTA项目和联合国际脉冲星定时阵列项目的状态。我们讨论了当前与超低频引力波搜索相关的结果，并强调了不久的将来的机会。
2019-04-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Continuous gravitational wave searches with pulsar timing arrays: Maximization versus marginalization over pulsar phase parameters
可分辨的超大质量黑洞双星是基于脉冲星定时阵的引力波研究的重要来源。对这些目标的搜索算法必须与数据的联合对数似然函数中的大量所谓脉冲星相位参数相抗衡。我们比较了两种方法的定位精度：最大化脉冲星相位参数（MaxPhase）对边缘化（AvPhase）。使用模拟数据从脉冲星定时阵列与17个脉冲星，我们发现，对于弱信号和中等强度的信号，AvPhase优于MaxPhase显着，而他们执行的强信号。
2017-04-19 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
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
Noise in pulsar timing arrays
为了成功地利用脉冲星定时阵列探测引力波，需要全面了解脉冲到达时间噪声的物理来源和统计特性，并找出抑制噪声的方法。在本文中，我们将审查辐射计噪声，相位抖动噪声和定时噪声的脉冲星定时的噪声预算，并显示各种努力，以减少他们。我们将简要地讨论在北美纳赫兹观测站的引力波（NANOGrav）的毫秒微扰的定时残差的组件和物理原因的整体评估的结果。
2015-05-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
TEMPO2, a new pulsar timing package. III: Gravitational wave simulation
对脉冲星定时数据集的分析可能提供对引力波的首次直接探测。本文是描述tempo 2脉冲星计时软件包中实现的数学框架的系列文章的第三篇，报告了使用tempo 2模拟由引力波引起的计时残差。tempo 2模拟可用于提供上界的振幅的各向同性，随机，引力波背景在我们的银河系，并确定一个给定的脉冲星定时实验的灵敏度，个人，超大质量，二进制黑洞系统。
2009-01-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
The ORT and the uGMRT Pulsar Monitoring Program : Pulsar Timing Irregularities & the Gaussian Process Realization
本研究利用ORT和uGMRT观测数据，分析17颗脉冲星的计时噪声与周期突变，首次报道多颗脉冲星的新突变事件与频率演化，提出区分突变后红噪声参数升高，提出可区分突变与强计时噪声的验证方法。
2024-10-19 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
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
New advances in the Gaussian-process approach to pulsar-timing data analysis
在这项工作中，我们回顾了高斯过程的理论在脉冲星定时数据分析中的噪声建模的应用，我们推导出各种有用的和优化表示的似然表达式，需要在脉冲星定时阵列数据集上的贝叶斯推断。由此产生的观点和形式主义导致我们两个改进的参数采样方案的启发吉布斯采样。新方案的链自相关长度大大低于目前用于脉冲星定时数据分析的马尔可夫链蒙特卡罗方法，可能会加快贝叶斯推断的数量级。新方案可用于全噪声模型分析的大型数据集组装的国际脉冲星定时阵列合作，这提出了一个严重的计算挑战，现有的方法。
2014-07-07 astro-ph.IM gr-qc
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
Realistic sensitivity curves for pulsar timing arrays
我们构建现实的灵敏度曲线脉冲星定时阵列搜索引力波，将红色和白色噪声的贡献，个人脉冲星噪声谱，以及拟合脉冲星定时模型的效果。我们证明了模拟的卫星和现实的阵列组成的一个子集的NANOGrav卫星在最近的分析方法。这里给出的结果与精确的灵敏度曲线之间的比较显示出百分之几十的一致性。由此产生的灵敏度曲线可以用来评估预测的引力波信号在纳赫兹频段的检测能力，在一小部分的时间，它将需要计算准确的灵敏度曲线。
2019-07-09 astro-ph.IM gr-qc
TempoNest: A Bayesian approach to pulsar timing analysis
一个新的贝叶斯软件包的脉冲星定时数据分析的TempoNest的形式，它允许强大的确定的非线性脉冲星定时的解决方案，同时与一系列额外的随机参数。这包括红色自旋噪声和色散测量变化，使用噪声的幂律描述，或通过模型独立的方法，参数化信号中各个频率的功率。我们使用TempoNest表明，在欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和国际脉冲星定时阵列（IPTA）中，在代表当前数据集的噪声水平下，线性定时模型可以低估定时解决方案的不确定性高达一个数量级。我们还展示了如何在不同的定时模型和随机参数之间进行贝叶斯模型选择，例如，通过证明在脉冲星B1937+21中，数据中的色散测量变化和自旋噪声都是由简单的幂律优化建模的。最后，我们表明，不包括随机参数同时与定时模型可能会导致不可预测的变化，估计的不确定性，损害了从这样的分析中提取的科学结果的鲁棒性。
2013-10-08 astro-ph.GA astro-ph.IM
The Benefits of VLBI Astrometry to Pulsar Timing Array Searches for Gravitational Radiation
精确的天体测量是成功的脉冲星计时活动的一个组成部分。天体测量参数通常通过将它们作为定时模型的参数拟合到一系列脉冲到达时间（TOA）来获得。在几年的时间跨度内测量到微秒精度的TOA可以产生亚毫弧秒精度的位置测量。然而，如果脉冲星显示出任何红色自旋噪声，则基于时间的天体测量可能会产生偏差，这可以与随机引力波背景产生的红色噪声信号进行比较。我们研究了不同光谱类型的噪声是如何被定时模型吸收的，从而导致天体测量参数的显著估计误差。我们发现，常用的技术，在红噪声（Cholesky白化）的存在下，防止噪声吸收到定时模型非常好，如果观测的时间基线超过几年，但不足以处理较短的脉冲星数据集。脉冲星优化的甚长基线干涉测量（VLBI）不依赖于定时，能够提供精确到高精度定时所需的亚毫角秒水平的位置估计。我们计算了国际天体参考系和脉冲星时间框架之间的必要转换，并定量讨论了未来几年转换将如何改进。我们发现，将VLBI天体测量到的定时模型的恒星，只有几年的定时数据存在将导致更现实的评估红自旋噪声，并可以提高幅度的引力波签名后拟合定时残差的20倍或更多。
2013-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar timing irregularities and the Neutron Star interior in the era of SKA: An Indian Outlook
有两种类型的时序不规则性出现在雷达上：毛刺和时序噪声。这两种现象都可以帮助我们探测这些奇异物体的内部。本文简要介绍了脉冲星定时不规则性的观测和理论方面的情况，以及印度对这些现象进行调查的主要结果。介绍了印度利用平方公里阵列（SKA）监测年轻中子星方案的相关性，突出了印度中子星界对即将开展的SKA工作可能作出的贡献。
2022-07-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar Timing Array Experiments
脉冲星计时是一种利用中子星高度稳定的自旋周期来研究物理学和天体物理学中广泛课题的技术。脉冲星定时阵列（PTA）使用一组非常精确的脉冲星作为银河系尺度的探测器，其臂在地球和阵列中的每个脉冲星之间延伸。这些具有挑战性的实验寻找由穿越我们银河系的低频引力波（GW）引起的恒星时间的相关偏差。PTA对纳赫兹频率的GW特别敏感，这使它们成为其他空间和地面探测器的补充。在这一章中，我们将描述脉冲星计时背后的方法;提供一个潜在的用途的PTA的概述;并总结目前PTA为基础的检测工作station. Most预测预计PTA成功地检测到宇宙学背景的GWs发射的超大质量黑洞双星，也有可能检测连续波发射的二进制超大质量黑洞，在未来几年内。
2021-10-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Role of FAST in Pulsar Timing Arrays
500米口径球面望远镜（FAST）将成为世界领先的脉冲星定时阵列（PTA）研究望远镜之一。PTAs的主要目标是探测（并随后研究）超低频引力波，开发基于脉冲星的时间标准，并改进太阳系行星星历。FAST将具有观测已知彗星的灵敏度，信噪比将得到显著改善，并将发现大量目前未知的彗星。我们描述了如何FAST将有助于PTA的研究，并表明抖动和定时噪声将限制FAST数据集的噪声过程。抖动噪声将限制在几年的数据跨度上可实现的定时精度，而定时噪声将限制在许多年内可实现的精度。
2014-07-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Why Gravitational Wave Science Needs Pulsar Timing Arrays And Why Pulsar Timing Arrays Need Both Arecibo and the GBT: A Response to the NSF-AST Portfolio Review from the NANOGrav Collaboration
引力波（GWs）是时空中的涟漪，已知存在但尚未被直接检测到。一旦他们成功，任何可行的引力理论的一个关键特征将得到证明，并打开了一扇新的宇宙之窗。GW天文学被命名为新世界，新视野十年报告中的五个关键发现领域之一。脉冲星定时探测GW频率，因此源类，这是无法访问的任何其他检测方法，可以唯一地约束非线性性质的广义相对论。因此，脉冲星计时是一项关键能力，具有自己的发现空间和潜力。实现这一能力需要绿岸望远镜（GBT）和阿雷西博天文台的互补功能。
2012-10-22 astro-ph.IM astro-ph.SR 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
Improving the precision of pulsar timing through polarization statistics
在迄今为止达到的最高水平的脉冲星定时精度，实验受到脉冲星固有噪声的限制。这种随机宽带脉冲调制自噪声（SWIMS）通过随机偏置测量的到达时间，从而增加均方根（rms）定时残差，限制了脉冲星定时精度。我们讨论了一种改进的方法，包括偏振辐射的信息，以消除这种偏见在测量的到达时间。J 0437 -4715在帕克斯天文台的一个星期的时间间隔的观测被用来证明一个近40%的改进与此扩展分析的均方根定时残差。通过这种方式，基于在以1341 MHz为中心的64 MHz带宽上的观测，积分超过16.78 s，我们实现了476 ns rms时序残差。在没有系统误差的情况下，这些结果导致预测的均方根定时残差为30 ns，在一个小时的积分，但是，数据是目前有限的可变法拉第旋转在地球的电离层。在这项工作中所展示的改进提供了一个机会，以增加各种脉冲星定时实验的灵敏度，例如脉冲星定时阵列，追求检测的随机背景的引力波。分数的改善是高度依赖于脉冲轮廓和随机宽带脉冲调制的自噪声的脉冲星的属性。
2013-01-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Nano-Hertz Gravitational Waves Searches with Interferometric Pulsar Timing Experiments
我们估计的灵敏度，纳赫兹引力波的脉冲星定时实验中，两个高度稳定的毫秒级的脉冲星被同时跟踪与两个相邻的射电望远镜，参考相同的时间保持子系统（即“时钟”）。通过取两个到达时间残差数据流的差值，我们可以精确地消除合并数据集中的时钟噪声，从而提高对引力波的灵敏度。我们估计，在（$10^{-9} - 10^{-8}$）Hz波段，这种“干涉”脉冲星计时技术可以潜在地提高对引力辐射的灵敏度，比单望远镜的灵敏度提高近两个数量级。干涉脉冲星计时实验可以用即将到来的大型阵列项目的相邻天线对进行。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Pulsar Timing Arrays: Status and Techniques
三个脉冲星定时阵列正在产生高质量的数据集。如本文所述，这些数据集被处理以1）开发基于脉冲星的时间标准，2）搜索太阳系行星星历中的误差，3）检测引力波。预计在不久的将来，通过合并现有观测和使用新的望远镜，数据集将得到显著改善。
2012-10-09 astro-ph.IM astro-ph.SR
Pulsar Timing Techniques
我们描述的程序，细微差别，问题，并在创建到达时间（TOA），残差和误差条从一组无线电脉冲星定时数据的选择。我们讨论了不匹配的模板的问题，宽带后端引入的问题，该问题的可能解决方案，并纠正各种观测系统引入的偏移。
2013-09-06 astro-ph.GA 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
Hurst parameter analysis of radio pulsar timing noise
本文分析了乌鲁木齐天文台25米射电望远镜5~8年时间跨度的54颗射电星的时间残差（噪声），并对Hurst参数进行了统计。大多数这些随机噪声被选择为具有看起来像白噪声而不是平滑曲线的定时噪声。结果进行了比较，人工系列不同的常数成对协方差。尽管出现了类似于噪声的现象，但许多时序残差序列的Hurst参数与独立序列的Hurst参数存在显著的偏离。我们的结论是，赫斯特参数可能是能够检测的时间残差的依赖性和区分混沌行为的随机过程。
2009-10-08 astro-ph.IM astro-ph.SR
A Model-Independent Determination of Red Noise in Pulsar Timing Arrivals
噪声在脉冲星信号中是普遍存在的，其中红噪声被归因于星际介质、自旋噪声和脉冲星模式变化等引起的效应。然而，红噪声并没有在所有的雷达中被检测到。使用数据集从北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav），我们调查了23个卫星，并表明，评估的均方差和概率分布的定时残差可以提供一个简单的方法来确定是否存在红噪声。结果与文献报道的结果一致。提出的无模型方法可以补充通常更复杂的依赖于模型的方法来确定定时残差中的红噪声。
2023-03-02 astro-ph.IM stat.ME
Wide-band timing of GMRT discovered millisecond pulsars
为了检测脉冲星定时数据中随机引力波背景的预期印记，需要对星际等离子体中自由电子密度的湍流所产生的频率相关效应进行建模。在这项工作中，我们提出了一个调查的时间变化的星际介质的一组毫秒双星（MSP）与升级的GMRT辅助下，在较低的观测频率的大部分带宽。相反，传统的窄带分析使用频率不变的模板配置文件，我们应用$PulsePortraiture$为基础的宽带时序分析，同时纠正脉冲星配置文件的演变与频率。实施基于$PulsePortraiture$的宽带定时方法，用于GMRT发现MSP以探测DM变化，导致DM精度为$10^{-4}\,pc~cm^{-3}$。在一般情况下，我们实现了类似的DM和定时精度从宽带定时相比，窄带定时与匹配的时间变化的DM。新发现的MSP在宽频率范围内的宽带定时研究突出了在低频下轮廓建模的有效性，并探讨了在脉冲星定时阵列中使用它们的潜力。
2022-08-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsars probe the low-frequency gravitational sky: Pulsar Timing Arrays basics and recent results
脉冲星定时阵列（PTA）实验利用毫秒脉冲星阵列的时钟行为，目的是探测低频引力波。在过去的十年中，PTA实验已经在欧洲，澳大利亚和北美的团体领导下进行。这些实验使用世界上最灵敏的射电望远镜、极其精确的脉冲星计时模型和复杂的检测算法来提高PTA的灵敏度。到目前为止，还没有用这种技术探测到引力波，但是PTA的上限已经排除了一些星系形成的模型。此外，新一代射电望远镜，如500米口径球面望远镜，特别是平方公里阵列，将大大提高PTA的灵敏度。在这篇文章中，我们回顾了PTA实验的基本概念，并讨论了PTA合作的最新成果。
2018-02-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bayesian pulsar timing and noise analysis with Vela.jl: the wideband paradigm
本文介绍Vela.jl软件包，首次实现脉冲星计时宽带范式，可直接从频率分辨积分脉冲轮廓同时导出到达时间和色散量测量，并用NANOGrav 12.5年数据验证。
2025-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Detecting nanohertz gravitational waves with pulsar timing arrays
作为对地面激光干涉仪的补充，正在进行脉冲星定时阵列实验，以寻找纳赫兹引力波。利用世界上最强大的射电望远镜，三个主要的国际合作已经收集了数十毫秒射电星的$\sim$ 10年高精度计时数据。本文综述了脉冲星计时实验、纳赫兹范围内的引力波探测以及各种计时阵列项目的最新成果。
2015-09-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Observing gravitational wave bursts in pulsar timing measurements
我们提出了一种观察超大质量黑洞（SMBH）合并的引力波特征的新方法。这种方法是基于一个特定类型的引力波，即引力波突发与记忆（BWM）的检测，使用脉冲星计时。我们研究了脉冲星计时残差中BWM产生的独特信号。我们表明，目前的脉冲星定时精度允许人们检测到BWM由于SMBH合并从距离高达1 Gpc（对于相同的质量10^8 Msun SMBH的情况下）。脉冲星计时精度的提高以及观测到的脉冲星数量的增加最终将导致探测到由于SMBH合并而产生的BWM信号，从而使所提出的技术与计划中的LISA任务的能力互补。
2010-02-28 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
