Measurements of pulse jitter and single-pulse variability in millisecond pulsars using MeerKAT
使用国家的最先进的SKA的前体，MeerKAT射电望远镜，我们探讨了由于脉冲随机性（抖动）的毫秒脉冲星可实现的精确脉冲星定时的限制。我们报告了在我们的样本中的29个天线中的15个中的新的抖动测量，并且发现抖动的水平在它们之间可以显著地变化。对于一些脉冲星，如2.2 ms脉冲星PSR J2241- 5236，我们测量到的隐含抖动仅为$\sim$ 4 ns/hr，而其他脉冲星如3.9 ms脉冲星PSR J 0636 - 3044则被限制为$\sim$ 100 ns/hr。虽然众所周知，抖动在限制高信噪比观测的到达时间精确测量方面起着核心作用，它在色散测量（DM）中的作用还没有报道，特别是在宽带观测中。利用MeerKAT的特殊灵敏度，我们通过探索每个脉冲的DM来探索明亮的毫秒脉冲星PSR J 0437 - 4715。我们发现，所得到的单脉冲DM通常与平均值相差0.0085 cm $^{-3}$ pc，并且最佳DM估计受到整个频带的差分脉冲抖动的限制。我们假设所有毫秒级积分器都有自己的DM精度限制，只有通过更长的积分才能克服。使用高时间分辨率的滤波器组数据的9 $μ$ s，我们还提出了一个统计分析的单脉冲现象。最后，我们讨论了MeerKAT脉冲星定时程序的优化策略及其在国际脉冲星定时阵列（IPTA）中的作用。
2021-01-21 astro-ph.HE
Pulse Jitter and Single-pulse Variability in Millisecond Pulsars
该研究利用FAST测量12颗毫秒脉冲星的抖动噪声与单脉冲变化，评估四Stokes矩阵模板匹配的降噪效果，并揭示周期性调制、巨脉冲及模式变换现象。
2024-01-23 astro-ph.HE
The NANOGrav 12.5-year Data Set: Wideband Timing of 47 Millisecond Pulsars
我们提出了一个新的分析的轮廓数据，从47毫秒彗星组成的12.5年的数据集的北美纳赫兹观测站的引力波（NANOGrav），这是在一个平行的文件（阿拉姆等2021 a; NG12.5）。我们的再处理是使用“宽带”定时方法，它使用依赖于频率的模板配置文件，同时到达时间（TOA）和色散测量（DM）测量宽带观测，和新的分析技术。特别地，宽带DM测量用于约束定时模型的DM部分。我们比较合奏的定时结果NG12.5通过检查的定时残差，定时模型和噪声模型组件。在所有考虑的指标中，有一个显着的一致性水平。我们的最佳时机的试验产生的结果与NG12.5的结果非常相似。在某些情况下，例如轮廓加宽的高DM频谱，或弱且不稳定的源，宽带定时技术被证明是有益的，导致10- 15%的更精确的定时模型参数。几个雷达的高精度、多波段测量表明存在频率相关的DM。与NG12.5中的窄带分析相比，TOA体积减少了33倍，这最终可能有助于复杂脉冲星定时阵列分析的计算速度。这第一个宽带脉冲星定时数据集是一个垫脚石，它与NG12.5一致的结果向我们保证，这样的数据集是适当的引力波分析。
2020-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 15-year Data Set: Observations and Timing of 68 Millisecond Pulsars
本文介绍了NANOGrav 15年数据集，涵盖68颗毫秒脉冲星的观测与计时分析，通过新增脉冲星和延长基线改进数据质量，并发现了随机引力波背景的证据。
2023-06-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Observations and Narrowband Timing of 47 Millisecond Pulsars
我们提出了从2004年到2017年在Arecibo天文台和北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）的绿岸望远镜观测到的47毫秒双星（MSP）的到达时间（TOA）测量和定时模型。在这段时间的大部分时间里，大多数卫星的观测周期是三到四周，每周观测六个源。收集这些数据用于低频引力波搜索和其他天体物理学目的。我们详细介绍了我们的观测方法，并提出了一套TOA测量，基于“窄带”分析，其中许多TOA计算在狭窄的无线电频带内的数据同时收集在一个很宽的带宽。一组单独的“宽带”TOA将在配套文件中介绍。我们详细介绍了一些方法的变化相比，我们以前的工作，产生一个更干净，更统一的处理数据集。我们的定时模型包括几个新的天体测量和双星脉冲星测量，包括以前未公布的值的PSRs J1832-0836和J2322+2057的弛豫，长期衍生物的投影半长轨道轴的PSRs J 0613 -0200和J2229+2643，和第一次检测到的夏皮罗延迟PSRs J2145-0750。我们报告可检测到的水平的红噪声的时间序列为14个卫星。作为检查定时模型的可靠性，我们研究了不同长度的数据集的天体测量参数的稳定性。我们报告所有观测到的恒星的通量密度测量。利用这些数据对随机和连续的引力波进行研究将是即将出版的论文的主题。
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Profile shape stability and phase jitter analyses of millisecond pulsars
自1982年发现以来，人们一直在详细研究毫秒脉冲星（MSP）。MSP的综合脉冲轮廓似乎是稳定的，这使得能够精确监测脉冲到达时间（TOA）。然而，对于单个脉冲，形状和到达相位可能会发生显著变化，这被称为脉冲抖动。在本文中，我们研究了5个MSP的综合脉冲轮廓的稳定性，并估计PSR J 0437 -4715的抖动量。我们没有检测到固有的轮廓形状变化的基础上，从10到100秒的积分时间与所提供的仪器灵敏度。对于PSR J 0437 -4715，我们计算出抖动参数fJ =0.067+-0.002，并证明仪器TOA不确定性对结果没有显著影响。在<100 MHz的频率范围内，抖动噪声与观测频率和1.4 GHz左右的带宽无关，这支持了窄频率范围内的脉冲同样抖动的观点。此外，我们指出，脉冲抖动将限制TOA计算的定时观测与未来的望远镜，如平方公里阵列和500米孔径球面望远镜。脉冲轮廓的稳定性和抖动的贡献的定量的理解将使改进TOA计算，这是必不可少的正在进行的努力在脉冲星定时，如随机引力波背景的检测。
2011-10-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
CHIME-o-Grav: Wideband Timing of Four Millisecond Pulsars from the NANOGrav 15-yr dataset
University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Montana（蒙大拿大学）；Curtin University（科廷大学）；West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；Eötvös Loránd University（罗兰大学）
本文利用CHIME高频率观测数据与NANOGrav数据整合，对孤立毫秒脉星PSR J0645+5158及三个双星毫秒脉星进行宽带定时，改进了脉星定时精度和相对论后开普勒参数测量。
2026-03-23 astro-ph.HE
The NANOGrav Nine-year Data Set: Mass and Geometric Measurements of Binary Millisecond Pulsars
我们分析了北美纳赫观测站的24颗射电双星的九年引力波观测数据。我们对Shapiro延迟进行了14次重要的测量，包括在4个脉冲星双星系统（PSR J 0613 $-$ 0200，J2017+0603，J2302+4442和J2317+1439）中的新探测，并推导出这些MSP双星系统的双星分量质量和轨道倾角的估计。我们发现了一个范围很广的脉冲星双星质量，PSR J1918 $-$ 0642的质量低至$m_{\rm p} = 1.18^{+0.10}_{-0.09}\text{M}_{\odot}$，PSR J1614 $-$ 2230的质量高至$m_{\rm p} = 1.928^{+0.017}_{-0.017}\text{M}_{\odot}$（可信度均为68.3%）。本文对PSR J1918 $-$ 0 6 4 2和J2 0 4 3 +1711系统的Shapiro时间延迟进行了改进测量，首次测得后者的脉冲星质量为$m_{\rm p} = 1.41^{+0.21}_{-0.18}\text{M}_{\odot}$（可信度为68.3%）。我们在许多系统中测量一个或多个轨道要素的长期变化，并尽可能使用这些测量来进一步限制我们对脉冲星和伴星质量的估计。特别地，我们利用观测到的PSR J1903+0327系统中由于相对论引力引起的Shapiro延迟和近星点推进，推导出脉冲星质量为$m_{\…
2016-10-05 astro-ph.HE
The NANOGrav 11-Year Data Set: Evolution of Gravitational Wave Background Statistics
一个螺旋形的超大质量黑洞双星系综应该会产生一个随机的低频引力波背景。这种随机背景被预测为幂律，光谱指数为-2/3，它应该可以被广泛分布在天空中的精确定时的毫秒雷达网络检测到。本文报道了一个新的“时间切片”分析的11年数据发布的北美纳赫兹观测引力波（NANOGrav）使用34毫秒的射电望远镜。开发了标记潜在的“假阳性”签名的方法，包括识别责任人的技术。然后提出缓解战略。我们演示了不正确的噪声模型如何导致杂散信号，并展示了如何在30个傅立叶分量上独立建模噪声，跨越NANOGrav的频率范围，有效地诊断和吸收引力波搜索中的多余功率。这导致了我们的引力波统计的名义上的和预期的进展。此外，我们还发现PSR J1713+0747中的第一个星际介质事件污染了低光谱指数噪声的普通红噪声过程，并使用定制的噪声模型来消除这些影响。
2019-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The NANOGrav 11-year Data Set: Pulse Profile Variability
50年的数据使人们发现了脉冲星发射和旋转在月和年的时间尺度上的变化。这种长期变化大部分出现在长周期彗星中，相对较少关注回收的毫秒彗星。我们分析了NANOGrav 11年数据集中45毫秒脉冲星的38个脉冲星子集，以审查其脉冲轮廓的稳定性。在任何时间尺度上，在PSR J1713+0747、B1937+21和J2145-0750中观察到的变异性最大。PSR B1937+21和J1643-1224中观察到长时间尺度脉冲曲线变化的最强有力证据。我们把我们的分析集中在这四个卫星上，试图阐明它们的轮廓变化的原因。闪烁的影响似乎是PSR J2145-0750曲线改变的原因。我们看到的证据表明，不完善的偏振校准有助于PSR J1713+0747和B1937+21的轮廓变化，以及约2 GHz的射频干扰，但发现传播效应也有影响。在PSR J1643-1224中观察到的变化以前已经报道过，但超出了其天体物理学性质的解释。无论原因如何，未建模的脉冲轮廓的变化是有害的脉冲星定时的准确性，必须纳入定时模型在可能的情况下。
2018-11-15 astro-ph.HE
Timing Noise Analysis of NANOGrav Pulsars
我们分析了五年的阿雷西博和格林银行观测的17毫秒的脉冲星的北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）脉冲星定时阵列的定时噪声。加权自协方差的定时残差计算每个脉冲星，并与两种可能的模型进行比较的基础噪声过程。第一个模型包括红噪声，并预测自协方差是一个衰减指数作为时间滞后的函数。第二个模型是高斯白噪声，其自协方差将是δ函数。我们还进行了“最近邻”相关分析。我们发现，指数过程并不能准确地描述数据。两颗双星J1643-1224和J1910+1256表现出弱的红噪声，但其余的都是白噪声。总体上缺乏红噪声的证据意味着对（红色）引力波背景信号的灵敏度受到统计而不是系统不确定性的限制。在所有的脉冲星中，非白噪声与白噪声的比率都很低，因此我们可以增加观测的节奏或积分时间，并且仍然期望定时残差平均值的均方根减少观测时间的平方根，这是提高脉冲星定时阵列灵敏度的关键。
2013-11-14 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Analysis of Multi-Hour Continuous Observations of Seven Millisecond Pulsars
精确的脉冲星计时可用于各种天体物理学测试，从探测引力波到探测星际介质（ISM）的性质。在这里，我们分析了七颗毫秒脉冲星（MSP）连续多小时观测的脉冲星计时残差的噪声贡献。我们目前的闪烁带宽测量样品中的所有MSP，一些第一次，和闪烁时标测量和下限的所有MSP的第一次。此外，我们提出了上限的脉冲相位抖动的贡献，所有MSP的定时残差。这些长时间的观测也使我们能够将色散测量（DM）的变化限制在几个毫秒的时间尺度上。我们发现，在这些时间尺度上研究的任何MSP中没有明显的DM变化。鉴于新的射电望远镜，如加拿大氢强度测绘实验（CHIME），这将是能够时间许多天文学家在很短的时间，每天，我们搜索的时间精度的差异，从连续的TOA和从等效长度的时间不连续的TOA。正如预期的那样，我们发现样本中任何MSP的精度都没有差异。我们得出结论，TOA的变化是一致的预期分解成模板拟合，抖动和闪烁误差。
2020-01-06 astro-ph.HE
The NANOGrav Nine-Year Data Set: Measurement and Interpretation of Variations in Dispersion Measures
我们分析了9年NANOGrav数据发布的37个毫秒双星的色散测量（DM）变化，并限制了这些变化的来源。变化是显着的，几乎所有的恒星，具有特征的时间尺度可比，甚至更短的平均间隔之间的观测。有5个指标具有周期性的年际变化，14个指标具有单调递增或递减的趋势，13个指标同时具有这两种效应。一些天文学家显示了DM过量和靠近太阳的视线之间的相关性。作为脉冲星轨迹的函数的DM变化的映射可以识别本地化的ISM功能，并且在一种情况下，13.2 AU的分散区域的大小的上限。最后，五个矩阵显示非常接近二次结构函数，这可能是一个潜在的柯尔莫哥洛夫介质的指示。四个图显示大致Kolmogorov结构函数，另外四个图显示比Kolmogorov更不陡峭的结构函数。一颗脉冲星的不确定性太大，无法进行比较。我们讨论的解释明显偏离Kolmogorov光谱，并表明，在数据中的其他趋势的存在是最有可能的原因。
2016-12-09 astro-ph.HE
An insight into chromatic behaviour of jitter in pulsars and its modelling: A case study of PSR J0437$-$4715
本研究以PSR J0437$-$4715为例，分析了脉冲星抖动噪声的频率解相关特性，提出基于幂律的高阶协方差矩阵建模方法，显著提升了色散测量变化等噪声参数的估计精度。
2024-01-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 11-Year Data Set: Arecibo Observatory Polarimetry And Pulse Microcomponents
本文给出了北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）在2.1 GHz、1.4 GHz和430 MHz三个频率下观测到的28颗类星体的偏振脉冲波形。这些配置文件代表了一些最敏感的偏振毫秒脉冲星配置文件的日期，揭示了微组件的存在（即脉冲分量的峰值强度远低于总脉冲峰值强度）。虽然以前已经在一些样品中检测到微量成分，但我们首次提出了PSR B1937+21，J1713+0747和J2234+0944的微量成分。这些微组件可以对脉冲星定时，几何形状和通量密度的确定产生影响。我们给出了所有28颗脉冲星的旋转测量值，这些测量值是在不同的观测频率和时期独立确定的，并发现从这些旋转测量值推导出的银河系磁场与当前模型一致。这些偏振配置文件是使用测量方程模板匹配，这使我们能够生成的阿雷西博天文台的偏振响应的一个时代的时代的基础上。我们用这种方法来描述它的时间变化，并发现阿雷西博天文台的1.4和2.1 GHz接收器的极化响应随时间变化显着。
2018-07-02 astro-ph.HE
Evaluating Low-Frequency Pulsar Observations to Monitor Dispersion with the Giant Metrewave Radio Telescope
北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）项目的主要目标是通过高精度脉冲星计时来探测和表征低频引力波。星际效应的减轻对于获得引力波探测的必要精度至关重要。色散和散射等效应在较低的观测频率下影响更大，这些量在周-月时间尺度上的变化需要脉冲星计时项目的高节奏多频观测。在这项工作中，我们利用双频观测能力的巨型米波射电望远镜（GMRT）和评估潜在的减少色散措施（DM）的不确定性时，结合现有的脉冲星定时阵列数据。我们提出的时间分析与GMRT同时在322和607 MHz观测到的四毫秒的恒星，并比较DM测量与通过NANOGrav观测与绿岸望远镜（GBT）和阿雷西博天文台在1400至2300 MHz的频率。用GMRT和NANOGrav程序测得的DM值显示了某些雷达的显著偏移，这可能是由两个频带中的脉冲轮廓演变引起的。与将这些低频数据纳入NANOGrav数据集时预测的DM不确定性相比，我们发现需要更高精度的GMRT数据来提供改进的DM测量。通过对测试脉冲星B1929+10数据中脉冲轮廓基线纹波的检测和分析，我们发现，虽然对该数据不重要，但它可能与其他定时数据集有关。我们讨论了将GMRT数据纳入NANOGrav和国际脉冲星定时阵列数据集的可能优势和挑战。
2021-05-04 astro-ph.HE
Precision Timing of PSR J0437-4715 with the IAR Observatory and Implications for Low-Frequency Gravitational Wave Source Sensitivity
虽然需要对天空中许多$\lesssim1~μ$级的高精度射电望远镜进行观测，以检测和表征低频引力波（GW）的随机背景，但对单个GW源的灵敏度需要更高的定时精度。阿根廷射电天文学研究所（IAR; Instituto Cristino de Radioastronomía）已经开始观测已知最亮的毫秒脉冲星，J 0437 $-$ 4715。尽管这两个天线比以前用于脉冲星定时阵列（PTA）科学的其他单碟望远镜要小，但IAR每天监测这颗脉冲星的能力加上脉冲星的亮度允许高精度的脉冲到达时间测量。虽然该设施的升级目前正在进行中，但我们表明，超出当前计划的适度改进将为IAR提供对这颗脉冲星无与伦比的灵敏度。对单个GW源的最严格上限来自北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）。PSR J 0437 $-$ 4715的观测结果将显著提高NANOGrav在天空中的“盲点”的灵敏度，目前正在观察到较少的恒星。随着国家的最先进的仪器安装，我们估计该阵列的灵敏度将提高$\approx$ 2-4的一个因素，超过10年的20%的天空与列入这个脉冲星相比，静态版本的PTA在NANOGrav的最新限制。更适度的仪器导致因子$\approx$ 1.4-3。我们确定了其他四个候选人作为合适的PTA工作包括。考虑到潜在的可实现的敏感性，国际优惠贸易协定的努力也将受益于纳入这些数据。
2021-05-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
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
Recovering Pulsar Braking Index from a Population of Millisecond Pulsars
本文利用分层贝叶斯推断从47颗毫秒脉冲星的模拟数据中恢复制动指数分布，发现需20年以上观测和极低噪声，验证了群体级测量的可行性。
2025-03-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Deciphering Profile Stability in Millisecond Pulsars: Timescales, Frequency Evolution, and Implications on Emission Mechanisms
本研究利用uGMRT和Parkes UWL的长期多历元观测数据，系统分析了毫秒脉冲星的脉冲轮廓稳定时间尺度，发现稳定需平均$10^{5}$--$10^{6}$个脉冲，并证实其与磁场相关，为评估内禀轮廓变异性和减少PTA计时噪声提供了新框架。
2025-09-16 astro-ph.HE
The NANOGrav 12.5-Year Data Set: Probing Interstellar Turbulence and Precision Pulsar Timing with PSR J1903+0327
本研究利用NANOGrav 12.5年数据集，通过构建脉冲形状模型结合最优脉冲展宽函数，测定毫秒脉冲星J1903+0327的散射特性，揭示星际散射对脉冲星计时精度的影响机制。
2024-11-12 astro-ph.HE
A 24-Hour Global Campaign To Assess Precision Timing of the Millisecond Pulsar J1713+0747
射电毫秒脉冲星J1713+0747被认为是天空中精度最高的时钟之一，并定期定时用于探测引力波。国际脉冲星定时阵列合作对PSR J1713+0747进行了24小时的全球观测，以更好地量化该脉冲星的定时噪声源，特别是在中间（1 - 24小时）时标上。我们用Arecibo、Effelsberg、GMRT、Green Bank、LOFAR、Lovell、Nancay、Parkes和WSRT射电望远镜对该脉冲星进行了24小时以上的连续观测。这里提出的组合脉冲到达时间提供了与定时精度的理想化的均方根N改进相比将存在什么定时噪声源（不包括DM变化）的估计，其中N是所分析的脉冲的数量。在这种特殊的脉冲星的情况下，我们发现，内在的脉冲相位抖动占主导地位的到达时间精度时，单脉冲的S/N超过1，测量使用的8个望远镜，在L波段/1.4 GHz的观察。我们提出的第一个结果的特殊现象探测异常长的时间尺度（一个单一的连续观测会话）的几十个小时，特别是星际闪烁，并讨论闪烁和轮廓演变的程度影响精确计时。本文提出的数据集作为未来更深入研究的基础。
2014-12-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 15-year Data Set: Search for Gravitational Scattering of Pulsars by Free-Floating Objects in Interstellar Space
NANOGrav 15年数据集通过脉冲星定时数据首次对星际自由漂浮物体数量密度进行限制。
2025-12-08 astro-ph.HE
Relativistic Shapiro delay measurements of an extremely massive millisecond pulsar
尽管它对我们理解超核密度的物理学很重要，但中子星深处物质的状态方程（EoS）仍然知之甚少。毫秒级天体（MSP）是宇宙中最有用的天体之一，用于测试基础物理学，并对这种高密度的EoS施加了一些最严格的限制。脉冲星计时（Pulsar timing）是一个计算脉冲星在长时间内每一次旋转的过程，可以精确地测量各种各样的物理现象，包括那些允许测量脉冲星双星系统组成部分质量的物理现象（Lorimer & Kramer 2005）。其中之一，称为相对论性夏皮罗延迟（Shapiro 1964），可以为MSP及其伴星提供精确的质量;然而，它只在一小部分高精度，高度倾斜（接近边缘）的双星脉冲星系统中容易观察到。通过将北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）12.5年的数据集与最近使用绿岸望远镜进行的轨道相位特定观测相结合，我们测量出MSP J 0740 +6620的质量为$\mathbf{2.14^{+0.10}_{-0.09}}$太阳质量（68.3%可信区间; 95.4%可信区间为$\mathbf{2.14^{+0.20}_{-0.18}}$太阳质量）。它极有可能是迄今为止观测到的质量最大的中子星，并对中子星内部的EoS起着强有力的约束作用。
2019-09-13 astro-ph.HE
Single-pulse studies of three millisecond pulsars
单脉冲研究对于理解脉冲星的发射机制和精确计时中的噪声基底具有重要意义。我们研究了三个明亮的毫秒级恒星-PSR J1022+1001，J1713+0747和B1855+09 -的总强度和偏振特性，这些恒星在多个频率上都有可探测的单脉冲。我们首次报道了在4.5 GHz处探测到来自PSR J1022+1001和J1713+0747的单脉冲。此外，对于这两个脉冲星，与1.38 GHz相比，4.5 GHz的平均分布中的线性极化部分显着减少，这可能支持与更接近脉冲星表面的偶极场的预期偏差。PSR J1713+0747的单脉冲中存在正交模式的暗示。更敏感的多频观测可能有助于证实这些发现。PSR J1022+1001、J1713+0747和B1855+09在1.38 GHz下的抖动噪声贡献（按比例缩放至1小时）分别为~135 ns、~45 ns和~60 ns，与之前的研究结果一致。我们还表明，PSR J1022+1001的选择性亮脉冲定时产生改进的均方根残差~22 $μ$ s，这是一个因素~3优于单独使用单脉冲的定时。
2023-01-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
The NANOGrav 15-Year Data Set: Detector Characterization and Noise Budget
本文对NANOGrav 15年数据集进行噪声与灵敏度分析，通过白噪声和红噪声参数表征各脉冲星数据集，计算得出PTA对随机引力波背景的全局灵敏度，验证了现象学噪声模型在保持多类引力波信号灵敏度方面的有效性。
2023-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The NANOGrav 15-year Gravitational-Wave Background Methods
本文系统更新并检验NANOGrav 15年各向同性引力波背景分析方法，提出更快的两步边缘化PTA似然，并通过贝叶斯与频率派测试验证现有数据分析。
2025-05-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Mode changing in J1909$-$3744: the most precisely timed pulsar
我们目前的毫秒脉冲星J1909 $-$ 3744，最精确的定时脉冲星，使用MeerKAT望远镜的MeerTime脉冲星定时阵列活动的一部分基带无线电观测。在一次特别明亮的闪烁事件中，脉冲星显示出脉冲模式改变的强有力证据，这是第一批毫秒脉冲星和占空比最短的毫秒脉冲星。出现两种模式，弱（低信噪比）模式到达$9.26$ $\pm 3.94$ $μ$ s早于强对应物。此外，我们提出了一个新的值的抖动噪声的脉冲星$8.20 \pm 0.14$纳秒在一个小时内，发现它是与以前的测量与MeerKAT（$9 \pm 3$纳秒）和帕克斯（$8.6 \pm 0.8$纳秒）望远镜，但不一致与以前最精确的测量与绿岸望远镜（$14 \pm 0.5$纳秒）。对这颗脉冲星的各个模式进行了定时分析，我们发现，通过定时强模式，而不是完整的脉冲样本，可以实现定时精度的近似$10\%$改善。通过形成一个模型的平均脉冲从模板的两种模式，我们的时间，他们同时证明，这种定时改善也可以实现定期定时观测。我们讨论的影响，这种程度的改进，这颗脉冲星将搜索随机引力波背景，以及类似的改进的影响，所有MeerTime PTA双星。
2021-12-02 astro-ph.HE
Improving pulsar timing precision through superior Time-of-Arrival creation
本研究通过比较不同模板与匹配方法组合，发现使用数据导出平滑模板结合FDM方法能提升脉冲星到达时间精度，且抖动噪声未限制欧洲PTA当前计时精度。
2024-05-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Correcting for Interstellar Scattering Delay in High-precision Pulsar Timing: Simulation Results
由于引力波引起的光传播时间的变化可能在未来十年内通过毫秒级射电望远镜的精确计时而被探测到。消除频变星际介质（ISM）的色散和散射延迟是探测过程中的关键问题。目前的定时算法通常校正由于冷等离子体色散引起的时变延迟的脉冲到达时间（TOA）。然而，没有一个主要的脉冲星定时组校正由于ISM中多径传播的散射引起的延迟。散射在信号中引入频率相关的相位变化，这导致脉冲展宽和到达时间延迟。任何校正TOA星际传播效应的方法都必须基于多频测量，这些测量可以有效地将色散和散射延迟项与频率无关的扰动（例如由引力波引起的扰动）分开。循环光谱，首先由Demorest（2011）在天文学背景下描述，是一个潜在的强大工具，以帮助这种多频率分解。作为一个更全面的ISM传播延迟校正的一步，我们通过仿真证明，我们可以准确地恢复脉冲响应函数（IRF），如那些将引入多径散射，与现实的信噪比。我们证明，定时精度提高时，使用散射校正的TOA，在高信噪比和高度散射的信号的假设下。我们还表明，脉冲到脉冲的“抖动”的影响是不是一个严重的问题，IRF重建，至少对于抖动水平相比，在几个明亮的恒星。
2015-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Improving Pulsar Timing Precision with Single Pulse Fluence Clustering
本研究提出一种基于单脉冲流量聚类的脉冲星计时方法，通过分类不同状态的单脉冲并分别计时，有效降低了PSR J2145-0750在820 MHz和1400 MHz频段的TOA不确定度，提升了计时精度。
2024-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Cyclic Spectroscopy Scintillation Study of PSR B1937+21 I. Demonstration of Improved Scintillometry
本文利用循环光谱技术对毫秒脉冲星 PSR B1937+21 进行高频率分辨率分析，测量了闪烁带宽与时间尺度，解析了传统滤波器组无法分辨的闪烁弧及其频率演化，展示了该技术在脉冲星计时阵列中对星际介质进行详细研究而不牺牲计时分辨率的巨大潜力。
2024-07-31 astro-ph.HE
Single pulse and profile variability study of PSR J1022+1001
毫秒钟是一种高稳定度的天体钟。然而，最近的研究表明，它们的综合脉冲轮廓的不稳定性，这可能会限制可实现的脉冲星定时精度。在本文中，我们提出了一个案例研究的脉冲轮廓变化的PSR J1022+1001。在35小时的观测中，我们已经探测到大约14,000个子脉冲（单脉冲的组成部分），大部分位于积分轮廓的拖尾部分。它们的通量密度和分数极化表明，它们代表了普通发射模式下能量分布的亮端，而不是巨脉冲。来自积分轮廓的前沿和尾部分量的子脉冲的出现被证明是相关的。对于后者的子脉冲，一个优选的脉冲宽度约为0.25 ms已被发现。使用同时观测从Effelsberg 100米望远镜和Westerbork综合射电望远镜，我们发现，综合的轮廓变化的时间尺度上的几十分钟。我们发现，不适当的偏振校准和衍射闪烁不能观察到的不稳定性的唯一原因。此外，我们证明，从检测到的子脉冲的平均值产生的定时残差占主导地位的相位抖动，并放置一个上限为~700 ns的抖动噪声的基础上连续1分钟的积分。
2015-02-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
On the evidence for a common-spectrum process in the search for the nanohertz gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array
毫微微赫兹频率的随机引力波背景可以通过一组毫秒脉冲的精确定时来探测。该背景在脉冲到达时间中产生低频噪声，该低频噪声将具有所有雷达共有的特征光谱和明确定义的空间相关性。最近，北美纳赫兹引力波合作天文台（NANOGrav）在其12.5年的数据集中发现了共谱成分的证据。在这里，我们报告的搜索使用的第二次数据发布的帕克斯脉冲星定时阵列的背景。如果我们被迫在两个NANOGrav模型$\unicode{x2014}$之间进行选择，一个具有共谱过程，另一个没有$\unicode{x2014}$，我们发现对共谱过程的强有力支持。然而，在本文中，我们考虑的可能性，分析遭受模型误指定。特别是，我们提出了模拟数据集，包含噪声与独特的频谱，但显示出强有力的证据，一个共同的频谱过程下的标准假设。帕克斯的数据显示，没有明显的证据，或反对，空间相关的引力波背景的海林斯-唐斯签名。假设我们确实观察到了背景的空间不相关成分的潜在过程，我们推断其振幅为$A = 2.2^{+0.4}_{-0.3} \times 10^{-15}$，单位为引力波应变，频率为$1\, \text{yr}^{-1}$。现有数据集和新数据集的扩展和组合将改善确定空间相关性的前景，而空间相关性是声称探测到引力波背景所必需的。
2021-08-11 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Mitigating the Timing Impact of Anomalous Pulse Profile Shape Variability in PSR J1713+0747 with Gaussian Component Modeling
NANOGrav Physics Frontiers Center（NANOGrav物理前沿中心）；SETI Institute（SETI研究所）；Center for Gravitation, Cosmology and Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校物理与天文学系引力、宇宙学与天体物理中心）；Department of Physics, Oregon State University（俄勒冈州立大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, Vanderbilt University（范德堡大学物理与天文学系）；Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学物理与天文学系）；Department of Physics and Astronomy, George Mason University（乔治梅森大学物理与天文学系）；National Radio Astronomy Observatory（美国国家射电天文台）；Institute of Astrophysics, FORTH（希腊基础与研究基金会天体物理研究所）
研究针对PSR J1713+0747脉冲形状异常变化影响计时稳定性问题，应用频率相关高斯分量模型分解脉冲轮廓，追踪分量演化，实现相位连接计时，恢复的TOAs不确定性与传统匹配相当，为相关计时方法发展迈出初步步伐。
2026-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Discovery of Six Recycled Pulsars from the Arecibo 327-MHz Drift-Scan Pulsar Survey
暗中子星是古老的（$\gtrsim10^{8}$ yr）中子星，它们是紧密相互作用的恒星系统的后代。为了了解它们的进化和种群，我们必须以尽可能公正的方式找到并研究尽可能多的回收植物。在这项工作中，我们提出了发现和时间的解决方案，五个回收双星系统（PSR J 0509 $+$ 0856，J 0709 $+$ 0458，J 0732 $+$ 2314，J 0824 $+$ 0028，J2204 $+$ 2700）和一颗孤立的毫秒脉冲星（PSR J 0154 $+$ 1833）。这些是在阿雷西沃327 MHz漂移扫描脉冲星巡天（AO 327）的数据中发现的。所有这些恒星都具有低色散测量（DM）（$\lesssim 45 \, \rm{pc}\, cm^{-3}$），并且具有DM确定的$\lesssim$ 3 kpc的距离。他们的时间解决方案，有数据跨度从1到$\sim$ 7年，包括其自旋和天体测量参数的精确估计，并为双星，其开普勒双星参数的精确估计。它们的轨道周期从4天到815天不等，最小伴星质量（假设脉冲星质量为1.4 $\rm{M_{\odot}}$）从$\sim$ 0.06到1.11 $\rm{M_{\odot}}$不等。对于两个二进制文件，我们检测后开普勒参数的情况下，PSR~ J 0709 $+$ 0458，我们测量组件的质量，但精度较低，在不久的将来，测量近星点的推进速度和夏…
2019-06-12 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Pulse Broadening Measurements from the Galactic Center Pulsar J1745--2900
我们目前的时间散射测量的单脉冲和平均配置文件的PSR J1745- 2900，最近发现的磁星只有3弧秒远离人马座A*（Sgr A*），从1.2 - 18.95 GHz使用Effelsberg 100米射电望远镜，Nançay分米制射电望远镜，和Jodrell银行Lovell望远镜。单脉冲分析表明，2 GHz以上的综合脉冲轮廓主要由脉冲抖动，而低于2 GHz的脉冲轮廓形状主要由散射。磁星的高色散测量和旋转测量表明它接近Sgr A*（在~0.1 pc内）。这是GC中第一个同时测量脉冲展宽和角展宽的物体。我们测量的脉冲展宽光谱指数为α = -3.8 +/-0.2和1 GHz下的脉冲展宽时间尺度为τ_GHz = 1.3 +/-0.2 s，这比NE 2001模型预测的散射低几个数量级（Cordes和Lazio 2002）。如果这个散射时间尺度代表了GC作为一个整体，那么以前的调查应该已经检测到许多散射。缺乏检测意味着我们对GC中散射的理解是不完整的，或者GC中的散射比以前预测的要少。由于磁星是一种罕见的射电脉冲星，我们相信在GC中有许多典型的和毫秒的脉冲星，并不奇怪，在GC中的散射区具有复杂的空间结构。
2013-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
A NICER View of the Massive Pulsar PSR J0740+6620 Informed by Radio Timing and XMM-Newton Spectroscopy
我们报告贝叶斯估计的半径，质量和热表面区域的大质量毫秒脉冲星PSR J 0740 $+$ 6620，条件脉冲轮廓建模的中子星内部成分探测器X射线定时仪器（NICER XTI）事件数据。我们的条件信息脉冲星质量，距离和轨道倾角先验来自联合NANOGrav和CHIME/脉冲星宽带无线电定时测量arXiv：2104.00880。我们使用XMM欧洲光子成像相机光谱事件数据来通知我们的X射线似然函数。脉冲星半径的先验支持被截断为16公里，以确保覆盖当前的致密物质模型。我们假设保守的仪器校准不确定度的先验。我们将PSR J 0740 $+$ 6620的赤道半径和质量分别限定为$12.39_{-0.98}^{+1.30}$ km和$2.072_{-0.066}^{+0.067}$ M $_{\odot}$，分别以16%和84%分位数为界的后验可信区间，条件是表面热区是完全电离氢大气的非重叠球冠，具有均匀的有效温度;后验地，对于每个热区，温度是$\log_{10}(T$ [K] $)=5.99_{-0.06}^{+0.05}$。X射线建模框架的所有软件都是开源的，所有数据、模型和样本信息都是公开的，包括Python语言的分析笔记本和模型模块。我们的质量和赤道半径的边缘似然函数与这些参数的边缘联合后验密度成比例（在先验支持范围内），因此可以从后验样本中计算出来。
2021-09-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
