Pulsar timing and its applications
脉冲星是非常精确的“天体时钟”，可用于探索物理学和天体物理学的许多不同方面。本文简要介绍了脉冲星的性质，并介绍了脉冲星计时的一些应用，包括引力理论的检验，利用脉冲星计时阵列探测低频引力波和建立“脉冲星时标”的努力。
2018-01-12 astro-ph.HE
Pulsar Timing Arrays and their Applications
毫秒脉冲星本质上是非常稳定的时钟，精确测量它们的脉冲周期可以用来研究各种各样的天体物理现象。特别是，定期观测大量毫秒级脉冲星样本，构成脉冲星定时阵列（PTA），可以用作低频引力波的探测器，并建立独立于地球原子时标的时间标准。已经建立了三个主要的定时阵列项目：欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）、北美脉冲星定时阵列（NANOGrav）和帕克斯脉冲星定时阵列（PPTA）。详细介绍了PPTA项目的结果，并对PTA项目的未来前景进行了讨论。
2011-01-27 astro-ph.HE
Magnetic-oscillation Mechanism for Understanding Timing Noise of Pulsar Observation
高精度的脉冲星计时对于了解中子星的性质非常重要，它甚至可以用来探测引力波。不幸的是，脉冲星计时的准确性受到脉冲星自旋下降不规则性的严重影响。
2018-11-13 astro-ph.HE
Detecting super-Nyquist-frequency gravitational waves using a pulsar timing array
传统脉冲星计时方法可探测到的引力波（GW）的最大频率由观测的奈奎斯特频率（$f_{\rm{Ny}}$）设定。超过这个频率，GWs不会留下时间相关的信号;相反，它们在定时残差中表现为白噪声。GW引起的白噪声的方差是相对于GW源的位置的函数。通过观察这种独特的功能形式的定时数据，我们建议，我们可以检测的频率$>$ $f_{\rm{Ny}}$（超奈奎斯特频率GW; SNFGW）的GW。我们证明了所提出的方法与模拟时序数据的可行性。使用从Parkes脉冲星定时阵列数据发布1和北美纳赫兹天文台的引力波公开可用的数据集选择的数据集，我们试图从单个SNFGW源检测信号。结果与没有GW检测一致，概率为65.5%。生成所选脉冲星定时阵列对单个SNFGW源的灵敏度的全天图，并且所选脉冲星定时阵列最灵敏的GW源的位置是$λ_{\rm{s}}=-0.82$，$β_{\rm{s}}=-1.03$（rad）;相应的最小GW应变是$f=1\times10^{-5}$ Hz处的$h=6.31\times10^{-11}$。
2016-05-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Pulsar Timing with the Fermi LAT
我们提出了一个精确的脉冲星定时使用数据从费米大面积望远镜（LAT）的概述。我们描述的分析技术，包括一个极大似然方法，用于确定脉冲到达时间从未分组的光子数据。除了确定脉冲星的自旋下降行为和检测毛刺和定时噪声外，这种定时分析还可以精确确定脉冲星的位置，从而实现详细的多波长跟踪。
2010-12-17 astro-ph.HE
Pulsar timing residuals due to individual non-evolving gravitational wave sources
非演化双星源引力波引起的脉冲星计时残差受脉冲星和引力波源相对位置的影响。我们将逐一全面分析不同参数的影响。定时残差的标准偏差将使用固定一组其他参数的可变参数来计算。双星源的轨道一般假定为椭圆形。详细研究了不同偏心率对脉冲星计时残差的影响。我们发现，相关参数的影响是相当不同的，其中一些呈现出一定的重叠性。
2014-04-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Asymptotic tails of massive gravitons in light of pulsar timing array observations
本文研究大质量引力子的晚期振荡尾部对极长波长引力波的潜在贡献，并指出其对脉冲星计时阵列观测的影响相对较小，主要辐射来自银河系内黑洞。
2024-05-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle Emission-dependent Timing Noise of Pulsars?
虽然双星有规律地旋转，但观测到的和预测的到达时间（ToA）之间的差异，即所谓的“定时噪声”，仍然可以达到几毫秒或更长。我们试图在本文中理解噪声。正如徐和乔在2001年提出的那样，偶极辐射和粒子发射都会导致脉冲星制动。因此，粒子流的可能波动在这里建议贡献显着的ToA变化的双极子。我们发现，粒子发射涨落会产生定时噪声，这种噪声在定时过程中是无法消除的，而且周期越长，噪声越强。模拟的时序噪声轮廓和幅度与观测到的时序行为在年的时间尺度上是一致的。
2010-11-29 astro-ph.HE
High precision pulsar timing and spin frequency second derivatives
我们调查的影响，内在的，运动学和引力效应的高精度脉冲星计时。我们提出了一个解析推导和数值计算的影响，这些影响的脉冲星自旋频率的一阶和二阶导数。此外，在白噪声的存在下，我们推导出一个表达式，以确定预期的测量不确定性的自旋频率的二阶导数为一个给定的定时精度，观察节奏和定时基线，并发现它强烈依赖于后者（$\propto t^{-7/2}$）。我们发现，对于具有显著自行的脉冲星，自旋频率的二阶导数主要由一个依赖于脉冲星径向速度的项决定。考虑从三个脉冲星定时阵列的数据集，我们发现，PSR J 0437 $-$ 4715的可检测的自旋频率二阶导数将存在，如果径向速度的绝对值超过33公里秒$^{-1}$。同样，在目前的定时精度和节奏下，PSR J1909 $-$ 3744的持续定时观测将允许测量其频率二阶导数，并以优于14 km s $^{-1}$的精度确定径向速度。随着定时精度和观测基线的不断提高，脉冲星径向速度的未知性对高精度脉冲星定时的影响不容忽视。
2018-05-08 astro-ph.HE
Stochastic processes for pulsar timing noise: fluctuations in the internal and external torques
年轻的类星体由于两种非确定性现象而偏离了完全规则的自旋下降：脉冲毛刺和定时噪声。这两种现象本身都很有趣，可能会为中子星的超流体性质提供见解，但它们也是高精度脉冲星计时和引力波实验的障碍。我们研究了一个描述多组分中子星自旋下降的极小随机模型，该模型中内外力矩都有涨落。这种模型的功率谱密度和定时噪声强度可以用解析方法求得，并与脉冲星定时观测的结果进行了比较。特别是，功率谱密度的平坦区域的存在可以被解释为内部超流成分存在的特征。我们还得到了预期的缩放的定时噪声强度与脉冲星的旋转参数（或特征年龄）。因此，本框架提供了一个理论指导，以解释观测到的脉冲星的时间噪声的特点，无论是在单脉冲星和跨脉冲星群体。
2023-02-16 astro-ph.HE
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
Pulsar timing array sensitivity to anisotropies in the gravitational wave background
本研究利用脉冲星计时延迟的全协方差矩阵评估PTA对引力波背景各向异性的灵敏度，发现未来可实现低多极矩百分比级精度，且各向异性与Hellings-Downs角相关性可独立重建。
2024-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Periodicity search in the timing of the 25 millisecond pulsars from the second data release of the European Pulsar Timing Array
本研究针对欧洲脉冲星计时阵第二次数据释放的25颗毫秒脉冲星，用贝叶斯模型搜索周期与准周期信号，未发现显著改善计时模型的信号，测得迄今最优的脉冲星行星质量上限，同时提示两颗脉冲星的标准噪声模型可能不足。
2024-08-19 astro-ph.HE
Timing Gamma-ray Pulsars with the Fermi Large Area Telescope: Timing Noise and Astrometry
我们已经为81个伽马射线天体构建了时间解决方案，涵盖了五年多的费米数据。该样本包括37个无线电安静或无线电微弱的卫星，无法用其他望远镜计时。这些定时解决方案和相应的脉冲到达时间是进一步研究的先决条件，例如相位分辨光谱学或模式开关的搜索。许多伽玛射线天体都受到定时噪声的强烈影响，我们提出了一种新的方法来表征噪声过程，并减轻其对定时模型其他方面的影响。我们提出了一个分析的时间噪声的人口使用一个新的度量其强度和频谱形状，即其时域相关性。强度对自旋频率和自旋下降速率的依赖关系与前人的研究结果一致。我们发现，噪声过程功率谱$S(f)$为未回收的卫星是陡峭的，在我们的整个数据集和频谱指数$S(f)\propto f^{-α}$为5至9的强相关性。这些结果的一个可能的解释是发生未建模的，偶发的“微故障”。最后，我们表明，我们的定时噪声的处理结果在强大的参数估计，特别是我们测量每个脉冲星的精确定时位置。我们用多波长天体测量广泛验证了我们的结果，并使用我们更新的位置，我们确定了PSR J1418-6058的X射线对应物。
2015-10-17 astro-ph.HE
Characterising the rotational irregularities of the Vela pulsar from 21 yr of phase-coherent timing
脉冲星显示出两类旋转不规则性，可以用来理解中子星内部和磁层：毛刺和定时噪声。在这里，我们提出了一个分析船帆座脉冲星跨越近21年的观测，包括8个毛刺。我们确定的相对脉冲数的毛刺之间的所有观测，与唯一的脉冲数的模糊性存在的毛刺事件。我们使用相位相干的定时解决方案，同时建模的定时噪声和毛刺在贝叶斯框架，使我们能够选择首选的模型。我们发现，毛刺可以用自旋频率的永久和瞬时变化来描述，即，频率导数无阶跃变化。对于所有的毛刺，我们只需要自旋频率的两个指数衰减变化来模拟瞬态分量。与以往的研究相比，我们发现，占主导地位的瞬态成分衰减在一个共同的$\approx$ 1300 d的时间尺度上，并且一个较大的分数（$\gtrsim 25\%$）的毛刺幅度与这些瞬态成分。我们还检测到较短的持续时间的瞬态成分的$\approx$ 25天，如前所述，但有限的灵敏度，以较短的持续时间的事件，我们的观察节奏。时序噪声是由一个陡峭的幂律过程，是独立的毛刺和次显性毛刺恢复。制动指数被限制为$<$ 8，置信度为95%。该方法可用于鲁棒地测量其他天线中的毛刺和定时噪声的特性。
2016-04-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Timing Noise in Pulsars and Magnetars and the Magnetospheric Moment of Inertia
我们研究了磁星和规则磁星的时间噪声，发现在B ~ 10^{12.5} G以上，存在一个强磁场依赖的时间噪声分量。定时噪声基底对磁场的依赖性也反映在最小的可观测毛刺大小中。我们发现，磁层扭矩的变化不能解释这个组成部分的定时噪声。我们计算的转动惯量的磁场外的中子星，并表明，这种定时噪声分量可能是由于这种转动惯量的变化，并可能是快速的全球磁层变化的证据。
2013-07-17 astro-ph.HE
Implication of Pulsar Timing Array Experiments on Cosmological Gravitational Wave Detection
引力波为宇宙提供了一种新的探测手段，它可以揭示许多电磁波无法观测到的宇宙学和天体物理学现象。不同频率的引力波被不同的手段探测到。其中，脉冲星计时的精密测量为光年尺度波长的引力波提供了天然的探测器。本文首先介绍了利用脉冲星定时阵探测随机引力波背景的基本框架，然后对NANOGrav 12.5年观测结果进行了可能的解释。
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Detecting Gravitational Scattering of Interstellar Objects Using Pulsar Timing
在引力散射事件中，星际物体的路径被脉冲星或太阳系偏转，引起反射运动，可以使用脉冲星计时来检测。我们确定的形式，预计从引力散射事件，这是斜坡状的，类似于由一个毛刺或引力波突发与内存（BWM）产生的信号的定时信号，并调查使用脉冲星定时阵列检测这样的信号的前景。目前某些毫秒级射电望远镜所达到的计时精度水平使其能够探测到小至$10^{-10}$太阳质量、小于矮行星谷神星质量、碰撞参量大至1天文单位的天体。引力散射产生的信号可以为涉及小行星质量物体或暗晕的暗物质模型提供独立的约束，在寻找BWM时应被视为潜在的误报。
2019-12-27 astro-ph.HE
Results of 12 Years of Pulsar Timing at Nanshan -- I
利用新疆天文台南山25米射电望远镜，对2002年7月至2014年3月期间的87颗恒星进行了定时观测。使用“Cholesky”时序分析方法，我们已经确定了48个卫星的位置和自行，其中24个是改进的位置相比，以前公布的值。利用脉冲星计时和位置比较方法，给出了9颗双星的首次自行和21颗双星的改进自行。导出了36颗脉冲星的自转参数，比以前公布的36颗脉冲星的自转参数更精确。在三个样本中检测到毛刺：PSR J1722 $-$ 3632、J1852 $-$ 0635和J1957+2831。对于前两个，小故障是大的，与$Δν_g/ν> 10^{-6}$，他们是第一个检测到的小故障，在这些雷达。PSR J1722 $-$ 3632是第二古老的脉冲星。对于中年人（$τ_c > 10^5$ ~yr），计算的制动指数$|n|$与$τ_c$有很强的相关性，并且$n$的正值和负值的数量几乎相等。对于年轻人（$τ_c < 10^5$ ~yr），$|n|$和$τ_c$之间没有相关性，大多数人有$n>0$。
2020-05-05 astro-ph.HE
Radio timing in a millisecond pulsar-extreme/intermediate mass ratio binary system
对银河系中心黑洞（BH）周围轨道上的毫秒脉冲星或球状星团中心的BH进行无线电定时观测，可以回答天体物理学和基础物理学中的基本问题。脉冲星射电天文学通常采用后开普勒近似来确定系统参数。然而，在中心黑洞周围的强引力场中，高阶相对论效应可能变得重要。我们比较了脉冲星的时间延迟后开普勒近似与相对论定时模型。我们发现爱因斯坦延迟和传播延迟（即罗默和Sharpiro延迟）的完全相对论性的解决方案相比，推导出的解决方案之间的显着差异。为了在银河系中心和球状星团中心为脉冲星系统建立精确的无线电定时模型，并为与它们的检测有关的问题提供信息，校正这些高阶相对论效应是必不可少的。
2020-12-11 astro-ph.HE
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
The Earth term in pulsar timing residuals is out of phase among the pulsars
我们的目的是解决一个误解，即所谓的“地球项”的脉冲星定时响应的引力波之间的一组脉冲星的相位。我们注意到，误解可能来自于地球术语是“连贯的”或“连贯地建立”的说法。我们澄清了作者在这些陈述中所说的“相干”的意思，指出“相干”并不意味着地球术语在这些恒星之间是同相的。利用由连续引力波引起的脉冲星计时残差，我们证明了地球项在不同的脉冲星之间并不一致，除了引力波源是边缘上的特殊情况，即当源的轨道倾角是$ι=π/2$或$3π/2$时。我们证明了同样的概念，使用脉冲星定时软件libstempo绘制地球条款从一组的脉冲星。
2021-08-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
New timing measurement results of 16 pulsars
脉冲星的位置、自行和视差是计时方程中的重要参数。通过脉冲星计时精确拟合天体测量参数是一项非常具有挑战性的工作，特别是对于具有不规则计时特性的脉冲星。随着相关技术的快速发展，利用甚长基线干涉测量技术（VLBI），可以独立于模型$\textrm{-}$测量越来越多的天体的天体测量参数。本文选取了16个视差和自行尚未成功拟合或与最新VLBI解存在明显差异的正常双星，对其时间特性进行了进一步的研究。利用上海天马射电望远镜（TMRT）在S和C $\textrm{-}$波段的观测数据，在更新脉冲星星历表天体测量参数的基础上，得到了这些脉冲星的最新自转解。与由以前的旋转解推断的自旋频率$ν$相比，新的$\textrm{-}$拟合的$ν$对于大多数恒星显示出大于10 $^{-9}$ Hz的差异。利用VLBI天体测量所测得的目标天体的精确自行和距离，可以适当地消除Shklovsky效应对周期导数$\dot{P}$的贡献。这进一步导致对固有特征年龄$τ_{\rm c}$的精确估计。新的$\textrm{-}$测量的$τ_{\rm c}$和相应的以前的结果之间的差异高达2%，对于一些患者。VLBI天体测量参数的解决方案也导致更好的测量定时不规则性。对于PSR B 0 15 4 $+$ 61，用以前的星历测得的假信号历元（MJD 58279.5）比用VLBI天体测量参数解得的假信号历元（MJD 58266…
2020-06-03 astro-ph.HE
Correlated timing noise and high precision pulsar timing: Measuring frequency second derivatives as an example
我们调查的噪声过程的影响，高精度脉冲星计时。我们的分析集中在二阶自旋频率导数$\ddotν$的可测性。这种$\ddotν$可以由几个因素引起，包括脉冲星的径向速度。我们使用贝叶斯方法来模拟脉冲星到达时间的存在下的红色定时噪声和色散测量的变化，建模的噪声过程的幂律。使用包括红噪声、色散测量变化和非零$\ddotν$值的模拟到达时间，我们发现即使用于注入和恢复输入参数的噪声模型不同，我们也能够恢复注入的$\ddotν$。使用模拟，我们表明，$\ddotν$的测量不确定度随着时间基线$T$的$T^γ$，其中$γ=-7/2+α/2$的幂律噪声模型与浅幂律指数$α$（$0<α<4$）。对于陡峭的幂律指数（$α>8$），测量不确定度降低与$T^{-1/2}$。我们应用这种方法从欧洲脉冲星定时阵列和帕克斯脉冲星定时阵列的到达时间，并确定$\ddotν$概率密度函数为49毫秒脉冲星。我们发现PSR1，B1937 +21的$\ddotν$值具有统计学显著性，并考虑其来源的可能选择。显著（95% C.L.）还测量了PSR 1、J0621 +1002和J1022+1001的$\ddotν$值，因此未来的研究应考虑将其包括在其星历表中。对于轨道偏心率较小的双星，如PSR\，J1909 $-$ 3744，应使用扩展的ELL1模型来克服计算问题。最后讨论了这些结果对引力波探测的影响。
2019-07-06 astro-ph.HE
Timing stability of black widow pulsars
我们研究了三个黑寡妇双星的时间稳定性，包括它们的长期自旋演化和短期轨道稳定性。最初发现的两个黑寡妇脉冲星系统（PSR B 1957 +20和J 2051 $-$ 0827）的不稳定定时行为和射电日食被认为是这类脉冲星的代表。在过去的十年里，随着几个新的黑寡妇系统加入到这个群体中，现在有几个已知的系统没有显示这些典型的轨道变化或射电日食。我们使用7 $-$ 8年的观测，从四个欧洲脉冲星定时阵列望远镜的PSR\，J0023 +0923，J2214+3000和J2234+0944的时间解决方案，并确认，这些系统中的两个没有表现出任何显着的轨道变化，在我们的观测时间跨度，无论是在长期或轨道参数。第三个脉冲星PSR J0023+0923的轨道变化，我们讨论的时间解决方案的影响。我们的结果，从长期的时间，这些卫星提供了几个新的或改进的参数相比，早期的作品。我们讨论了我们的结果，关于这些的稳定性，和黑寡妇的稳定性一般，在上下文中的二进制参数，并讨论潜在的罗什叶填充因子的伴星是这些系统的稳定性指标。
2020-03-23 astro-ph.HE
Timing of young radio pulsars I: Timing noise, periodic modulation and proper motion
年轻恒星的平稳降旋受到两种非确定性现象的扰动：毛刺和定时噪声。虽然定时噪声提供了对极端密度下的核物理和等离子体物理的见解，但它是高精度脉冲星定时实验的障碍。本文提出了一种改进的基于贝叶斯推理的方法，用于同时模拟用64 m Parkes射电望远镜观测了$\sim$ 10年的85个高$\dot{E}$射电望远镜样本的随机和确定性参数。定时噪声是一个红色的过程，我们开发了一个参数化的基础上的红色噪声幅度（$A_{\rm red}$）和频谱指数（$β$）。我们测量的中位数$A_{\rm red}$为$-10.4^{+1.8}_{-1.7}$ yr $^{3/2}$和$β$为$-5.2^{+3.0}_{-3.8}$，并表明定时噪声的强度与$ν^{1}|\dotν|^{-0.6\pm0.1}$成正比，其中$ν$是脉冲星的自旋频率，$\dotν$是其自旋下降率。最后，我们测量了19颗恒星的重要制动指数，两颗恒星的自行，并讨论了五颗恒星到达时间的周期性调制。
2019-08-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
The UTMOST pulsar timing programme II: Timing noise across the pulsar population
虽然类星体具有特殊的旋转稳定性，但大规模的计时研究揭示了它们旋转中至少两种不同类型的不规则性：红色计时噪声和毛刺。使用现代贝叶斯技术，我们调查了300个明亮的南天射电望远镜的定时噪声特性，这些射电望远镜已被升级后的莫隆格洛天文台综合望远镜（MOST）观测了1.0-4.8年。我们重新分析了与先前报道的9个脉冲星故障相关的自旋和自旋下降变化，报告在PSR J1825 $-$ 0935的旋转演化中发现了3个新的故障和4个不寻常的类故障事件。我们开发了一个改进的贝叶斯框架，用于确定红噪声强度如何与脉冲星自旋频率（$ν$）和自旋下降频率（$\dotν$），我们适用于280个非回收的脉冲星的样本。利用这种新的方法和一个简单的幂律标度关系，我们证明了红噪声强度在非循环脉冲星种群中的标度为$ν^{a} |\dotν|^{b}$，其中$a = -0.84^{+0.47}_{-0.49}$和$b = 0.97^{+0.16}_{-0.19}$。这种方法可以很容易地适应利用更复杂的，天体物理动机的红噪声模型。最后，我们强调我们的双中子星PSR J 0737 $-$ 3039的时间，和重新发现一个明亮的射电脉冲星最初发现在第一Molonglo脉冲星调查与错误编目的位置。
2020-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Post-outburst Observations of the Magnetically Active Pulsar J1846-0258: a new braking index, increased timing noise, and radiative recovery
约800年前的脉冲星J1846-0258是介于旋转动力脉冲星和磁星之间的一个独特的过渡天体：尽管它在大部分时间里表现得像一颗旋转动力脉冲星，但在2006年，它表现出明显的磁星样爆发，伴随着一个大的故障。在这里，我们提出了X射线定时观测与罗西X射线定时探测器超过2.2年的时间后，X射线爆发和故障已经恢复。我们观察到脉冲星的制动指数，以前测量为n=2.65+/-0.01，现在是n=2.16+/-0.13，减少了18+/-5%。我们还注意到，相对于爆发前的水平，定时噪声持续增加。尽管时间发生了变化，2009年钱德拉X射线天文台的观测显示，脉冲星及其风星云的X射线通量和光谱与2000年观测到的静止水平一致。
2011-02-21 astro-ph.HE
Enhanced exploration for primordial black holes using pulsar timing arrays
我们研究了脉冲星计时阵列（PTAs）作为探测银河系暗物质的原始黑洞（PBH）的能力。经过地球或脉冲星附近的PBH会产生脉冲加速度，并在其他有序的脉冲星定时数据上产生残差。我们发现，在卫星引起的定时残差是最佳的搜索较重的PBH比那些在地球上，和两个探头是高度互补的。未来像SKA这样的设施可以探测到质量在10^（22-28）g左右的PBH，即使只有一小部分（< 1%）的银河系暗物质由这些PBH组成。
2012-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Pulsar timing arrays as imaging gravitational wave telescopes: angular resolution and source (de)confusion
脉冲星定时阵列（PTA）将对有限数量的引力波（GW）“点”源（例如超大质量黑洞双星）敏感。N个具有精确已知距离d_{pulsar}的安静谱标可以表征每个频率点上2N/7个远距离啁啾源Δ f_{gw} =1/T，并以“衍射极限”精度δθ \gtrsim（1/SNR）（λ_{gw}/ d_{pulsar}）对它们进行定位。即使脉冲星距离知之甚少，具有F个频率仓的PTA仍然可以表征每个仓的（2N/7）[1-（1/2F）]个源，并且GW源附近的定时残差的准奇异模式仍然允许源在天空上围绕它的安静的脉冲星的大致最小四边形内准拓扑地定位，下至极限分辨率δθ \gtrsim（1/SNR）\sqrt{λ_{gw}/d_{pulsar}}。即使在最低频率下，PTA也不会混淆，匹配滤波总是合适的。
2013-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Timing Gamma-ray Pulsars using Gibbs Sampling
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）
本文提出了一种新的伽马射线脉冲星定时方法，通过将定时模型拟合转换为加权最小二乘问题，并利用吉布斯采样处理随机分配的光子，以有效估计定时和噪声模型参数，并考虑脉冲轮廓形状的不确定性。
2026-01-12 astro-ph.HE
The Timing Residual Patterns Due to Pulsar Acceleration
由于脉冲星自旋周期$P$及其导数$\dot{P}$、位置和自行误差而产生的定时残差形式，在文献中已有几十年的描述。然而，由于脉冲星加速误差而产生的剩余模式以前没有报道过，而星系中的脉冲星或球状星团（GC）会被加速。本文模拟了脉冲星横向加速度和R $\rm{\ddot{o}}$ mer延迟对定时残差的耦合作用。研究结果表明，利用残差的振荡包络线可以识别出由该效应引起的残差。它还表明，由于该效应的残差的幅度通常是相对较小的，然而，它可能是可观察到的分布在附近的GC的核心附近的Escherosar。
2020-10-20 astro-ph.HE
Understanding and improving the timing of PSR J0737-3039B
双脉冲星（PSR J 0737 - 3039 A/B）提供了对广义相对论（GR）及其替代理论的一些最严格的检验。该系统在GR测试中的成功很大程度上归功于其脉冲星成员脉冲星A的高精度，长期计时。另一方面，脉冲星B是一颗年轻的脉冲星，由于与其伴星的电磁风相互作用和大地岁差，它表现出显着的短期和长期时间变化。提高脉冲星B的计时精度是提高PSR J 0737 - 3039 A/B GR测试精度的关键一步。在本文中，脉冲星B定时的红噪声特征进行了研究，使用大约四年的时间跨度，从2004年到2008年，超过这一时间脉冲星的无线电波束旋进的观点。本文提出的脉冲星B的定时取决于脉冲星轨道的大小，这是从GR计算的，以精确地说明轨道定时延迟。因此，我们的时间不能直接用来测试引力理论。然而，我们对脉冲星B的光束形状和径向风的建模可以间接地帮助未来的努力，通过限制轨道延迟上观察到的部分额外的红噪声来确定脉冲星的时间。因此，我们的结论是，在我们的模型的参数和定时模型的参数之间的零协方差的理想情况下，我们的模型可以带来一个因素2.6改善的测量精度的质量比，R = mA/mB，两个晶体之间：一个理论无关的参数，这是关键的测试GR。
2020-11-03 astro-ph.HE
Diagnostics of timing noise in middle aged pulsars
在各种各样的实验中，射电望远镜经常被用作时钟。时钟中的缺陷，称为定时噪声，有可能降低其重要性，甚至阻碍例如寻找随机引力波（GW）背景的尝试。自2014年以来，利用Parkes射电望远镜观测了129颗中年恒星（特征年龄在100万年左右）的时间噪声。我们研究了四种不同的定时噪声指标，但仍不清楚哪一种（如果有的话）提供了最佳的确定。尽管如此，很明显，这些微扰星的定时噪声比它们年轻的同行要小得多，但比（老得多的）毫秒微扰星（MSP）要大得多。与以前的作者一样，我们发现定时噪声和脉冲星自旋下降率，$\dotν$之间有很强的相关性。然而，对于一个给定的$\dotν$，定时噪声的强度大约有30倍的扩展，这可能表明恒星内部的核条件在物体之间是不同的。我们简要地评论GW检测脉冲星定时阵列的定时噪声水平可能小于预测的影响。
2019-06-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Parkes pulsar timing array second data release: Timing analysis
脉冲星定时阵列实验的主要目标是探测相关信号，如纳赫兹频率的引力波。在密集的监测活动中收集的脉冲星计时数据也可以用来研究恒星本身，它们的双星，以及介入的电离星际介质。定时观测对脉冲星和地球之间路径长度的变化非常敏感，可以精确测量脉冲星的位置，距离和速度以及它们的轨道形状。在这里，我们提出了一个时间跨度长达24年的25个观测到的Parkes脉冲星定时阵列（PPTA）项目的一部分的脉冲星的时序分析。这些数据来自PPTA的第二次数据发布，我们通过包括遗留数据对其进行了扩展。我们在四个南方天文台（PSR J1017 $-$ 7156，J1125 $-$ 6014，J1545 $-$ 4550和J1732 $-$ 5049）中首次检测到夏皮罗延迟，并在六个天文台中首次检测到视差。PSR J1125 $-$ 6014的夏皮罗延迟意味着中子星质量为$M_p = 1.5 \pm 0.2 M_\odot$（68%可信区间）。在PSR J1600 $-$ 3053中对夏皮罗延迟和相对论性近星点推进的测量产生了一个大的但不确定的脉冲星质量，为$M_p = 2.06^{+0.44}_{-0.41}$ M $_\odot$（68%可信区间）。我们测量PSR J1909 $-$ 3744的距离，精度为10 lyr，这表明在十年以上的引力波周期中，脉冲星为脉冲星定时阵列实验提供了相干基线。
2021-07-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
The LOFAR Tied-Array All-Sky Survey: Timing of 35 radio pulsars and an overview of the properties of the LOFAR pulsar discoveries
LOFAR捆绑阵列全天巡天（LOTAAS）是迄今为止在低射频（119- 151 MHz）下进行的最灵敏的非目标射电脉冲星巡天，并发现了76颗新射电脉冲星，其中23.5秒脉冲星J 0250 +5854是迄今为止已知旋转最慢的射电脉冲星。本文报道了LOTAAS发现的35颗脉冲星的时间解，其中包括一颗零脉冲星和一颗轻度再循环脉冲星，从而完成了对LOTAAS脉冲星发现的完整时间分析。我们给出了一个全面的LOTAAS样本的76颗恒星的调查结果的概述，讨论他们的脉冲轮廓，无线电频谱和定时参数。我们发现，脉冲轮廓的一些CRASARS显示轮廓的时间或频率的变化，而一些CRASARS显示散射的迹象，绝大多数显示没有脉冲展宽。LOTAAS发现的脉冲星与已知的脉冲星相比，具有平均更陡的无线电频谱和更长的自旋周期（$1.4\times$）以及更低的自旋下降率（$3.1\times$）。我们讨论了这些差异的原因，并将其归因于LOTAAS调查以及以前的脉冲星调查的选择效应的组合，但不能排除较老的脉冲星往往具有更陡峭的无线电频谱。
2022-11-20 astro-ph.HE
Timing the pulsations of the accreting millisecond pulsar SAX J1808.4-3658 during its 2019 outburst
在本文中，我们对吸积毫秒X射线脉冲星SAX J1808.4-3658在2019年爆发期间的401 Hz脉冲进行了相干定时分析。利用中子星内部成分探测器（NICER）的观测资料，我们确定了脉冲星最近一个历元的自旋频率和轨道相位。我们发现，2019年的爆发在爆发过程中表现出明显的脉冲相位演变。这些相移被发现与源通量，并解释在恒星表面上的热点漂移，驱动的质量吸积率的变化。此外，我们发现，脉冲星的自旋频率的长期演变表明在地球的轨道周期调制的证据，使脉冲星的吸积毫秒脉冲星的天体测量的时间为基础。
2019-10-07 astro-ph.HE
Discovery and Timing of 49 Pulsars from the Arecibo 327-MHz Drift Survey
本文报告了阿雷西博AO327巡天发现的49颗脉冲星的计时结果，包括18颗新发现，并揭示了子脉冲双向漂移、中间脉冲等特殊辐射现象及色散量模型偏差。
2025-02-06 astro-ph.HE
Noisy Timing Behavior is a Feature of Central Compact Object Pulsars
Columbia University（哥伦比亚大学）；Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学天体物理实验室）
研究发现，中心紧凑天体脉冲星的噪声定时行为可能源于高内部温度、强磁场和超流特性，或持续吸积超新星残骸。
2026-01-27 astro-ph.HE
Pulsar Observations at Low Frequencies: Applications to Pulsar Timing and Solar Wind Models
目前正在努力使用高精度的卫星计时，以探测低频引力波。这种技术的一个限制是等离子体沿着脉冲星视线的分散所产生的定时噪声，包括太阳风。太阳风的影响随时间而变化，受不同时间尺度上太阳活动变化的影响，一个太阳周期可达$\sim 11$年。太阳风的贡献很大程度上取决于脉冲星视线和太阳盘之间的角度，并且在小的分离处是一个主导效应。虽然太阳风模型，以减轻这些影响确实存在，他们没有考虑到所有的影响，太阳风及其时间变化。由于低频脉冲星观测对这些色散延迟最敏感，因此它们最适合于测试这些模型的有效性并确定替代方法。在这里，我们调查的有效性，一些太阳风模型常用的脉冲星定时使用长期的，高节奏的数据，6个脉冲星与长波长阵列，并将它们与操作太阳风模型。我们的研究结果表明，固定模型的太阳风校正不足以实现脉冲星定时实验所需的定时噪声，我们需要使用非平稳模型，这是由其他太阳风观测，以获得准确的定时残差。
2022-02-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
The SUrvey for Pulsars and Extragalactic Radio Bursts V: Recent Discoveries and Full Timing Solutions
脉冲星和河外射电暴的调查从2014年4月持续到2019年8月，覆盖了南半球中高银河系纬度的大部分地区，由帕克斯射电望远镜上的20厘米多波束接收器拍摄的9分钟点组成。截至2017年9月21日的数据已经使用标准傅立叶技术，单脉冲搜索和快速折叠算法搜索进行了搜索。我们提出了19个新发现，使该计划中的发现总数达到27个，我们报告了在帕克斯对其中26个脉冲星进行后续定时观测的结果，包括毫秒脉冲星PSR J1421-4409;微弱，高度调制的慢脉冲星PSR J1646-1910;和零脉冲星PSR J1337-4441。我们提出了新的定时解决方案，23颗星，我们报告的通量密度，调制指数，和偏振特性。
2020-06-24 astro-ph.HE
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
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
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
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
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
Pulsar Timing Anomalies: A Window into Baryon Number Violation
本文研究慢速重子数破坏对脉冲星自转演化的影响，揭示其可导致计时异常、多种制动指数及自转加速，并提出脉冲星可作为探测基础物理的实验室。
2024-05-06 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Microhalos in the Solar Neighborhood: Pulsar Timing Signatures of Early Matter Domination
脉冲星计时提供了一种灵敏的小尺度结构探测器。由不均匀环境引起的引力扰动在脉动阶段可以表现为可检测的扰动。因此，脉冲星计时阵列被提议作为$10^{-11} M_\odot$质量尺度上的暗物质子结构的探测器。由于小尺度质量分布与早期宇宙物理学有关，因此脉冲星计时可以限制大爆炸核合成（BBN）之前的热历史，这一时期在很大程度上尚未探测。在这里，我们探讨脉冲星定时阵列的前景，以检测由早期物质支配（EMD）BBN之前的一段时间的印记暗子结构。EMD放大了密度的变化，导致了地球质量以下的高密度暗物质微晕。我们使用最近开发的半解析模型来表征EMD引起的微晕的分布，我们评估在何种程度上可以检测到这些微晕引起的脉冲星时序失真。广义地说，我们发现子0.1- $μ$的定时噪声残差是探测EMD所必需的。然而，与10纳秒的残差，脉冲星定时阵列只有70个脉冲星可以检测到的证据EMD时代的观测时间为20年，如果再热温度是10兆电子伏的顺序。在40年的观测时间里，脉冲星定时阵列可以探测高达150 MeV的EMD再热温度。
2022-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
