应用于分布式模块化高能天文学的定时技术：HERMES项目

Arecibo and FAST Timing Follow-up of twelve Millisecond Pulsars Discovered in Commensal Radio Astronomy FAST Survey

We report the phase-connected timing ephemeris, polarization pulse profiles, Faraday rotation measurements, and Rotating-Vector-Model (RVM) fitting results of twelve millisecond pulsars (MSPs) discovered with the Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) in the Commensal radio Astronomy FAST survey (CRAFTS). The timing campaigns were carried out with FAST and Arecibo over three years. Eleven of the twelve pulsars are in neutron star - white dwarf binary systems, with orbital periods between 2.4 and 100 d. Ten of them have spin periods, companion masses, and orbital eccentric…

ANTARES中微子望远镜的时间刻度

Timing Calibration of the ANTARES Neutrino Telescope

2008年5月，ANTARES合作完成了在地中海安装中微子望远镜的工作。该探测器由分布在12条线上的近900个光电倍增管（PMT）的三维阵列组成。这些光电倍增管可以收集高能宇宙中微子与探测器周围物质相互作用产生的μ子发射的切伦科夫光。为了推断中微子的轨道方向和进行天文学研究，良好的时间分辨率是至关重要的。在本报告中，我描述了时间校准系统的ANTARES探测器，包括一些测量（在实验室和现场），验证预期的性能。

脉冲星定时阵单源的引力波天文学

Gravitational wave astronomy of single sources with a pulsar timing array

缩写：我们研究了利用脉冲星定时阵列（PTAs）探测单个双黑洞系统的引力波的可能性，并计算了确定GW性质的精度。这是在一个一致的分析，这在同一时间占测量脉冲星的距离通过计时视差。我们发现，在低的红移，PTA是能够检测到纳米赫兹GW的超大质量黑洞双星系统的质量$\sim10^8 - 10^{10}\,M_{\sun}$小于$\sim10^5$ \，年前的最后合并，和那些小于$\sim10^3 - 10^4$年前合并可能允许我们检测到的双星的演化。推导了脉冲星时间视差测距精度的解析表达式。我们考虑了近距离（$\sim 0.5 - 1$ \，kpc）双星在15\，ns精度下的五年双周观测。对20个射电望远镜进行计时，将使我们能够探测到振幅大于$5\times 10^{-17}$的GW源。计算了相应的GW和双星轨道参数及其测量精度。测量的精度的二进制轨道倾角，天空的位置，和GW的频率作为GW振幅的函数计算。我们注意到，“脉冲星项”，这是通常被认为是噪声，是必不可少的获得一个准确的测量GW源位置。我们还表明，利用编码在GW信号通过地球的信息也增加了脉冲星距离测量的精度。如果引力波足够强，人们可以对距离小于$\sim 0.5 - 1$ \，kpc的邻近恒星进行亚秒差距的距离测量。

阿根廷射电天文学研究所用于脉冲星观测的升级天线

Upgraded antennas for pulsar observations in the Argentine Institute of Radio astronomy

阿根廷射电天文学研究所（IAR）配备了两个单碟30米射电天线，能够在1.4 GHz对南半球的射电和射电瞬变进行日常观测。我们的目标是向国际社会介绍所进行的升级，并表明IAR天文台已成为适合在脉冲星射电天文学的许多领域的调查，如脉冲星定时阵列，有针对性的搜索连续引力波源，监测磁星和毛刺星，以及研究短时间尺度星际闪烁。我们翻新了IAR的两个天线，以实现高质量的定时观测。我们收集了两个天线超过$1\,000$小时的观测数据，以研究它们可以实现的定时精度和灵敏度。本文介绍了IAR射电望远镜的最新进展。给出了毫秒脉冲星J 0 437 $-$ 4715的观测结果，其计时精度优于1~ $μ$ s。我们还介绍了磁星XTE J1810- 197的重新激活的后续工作和最新的测量和监测（2月1日）。Vela脉冲星（J 0835 - 4510）的故障。我们表明，IAR能够在1.4 GHz的无线电频段进行脉冲星监测的时间很长，每天的节奏。这为追求脉冲星科学的几个目标提供了可能性，包括与其他天文台协调多波长观测。特别是，对毫秒脉冲星J 0437 $-$ 4715的观测将增加NANOGrav阵列在其当前盲点的引力波灵敏度。我们还显示了IAR的巨大潜力，研究目标的机会和瞬态现象，如磁星，毛刺，和快速无线电爆发源。

光年波长引力波天文学的黎明：来自脉冲星计时阵列的见解

The Dawn of Gravitational Wave Astronomy at Light-year Wavelengths: Insights from Pulsar Timing Arrays

该研究利用脉冲星计时阵列（PTA）搜索数月至数十年周期的引力波，2023年获光年波长引力波首个证据（2-4σ），未来有望解析单个超大质量双黑洞信号并探索背景特性，PTA潜力巨大。

Nanohertz Gravitational Wave Astronomy during the SKA Era: An InPTA perspective

Decades long monitoring of millisecond pulsars, which exhibit highly stable rotational periods, in pulsar timing array experiments is on the threshold of discovering nanohertz stochastic gravitational wave background. This paper describes the Indian Pulsar timing array (InPTA) experiment, which employs the upgraded Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) for timing an ensemble of millisecond pulsars for this purpose. We highlight InPTA's observation strategies and analysis methods, which are relevant for a future PTA experiment with the more sensitive Square Kilometer Array (SKA) telescope. We…

共视射电天文FAST巡天（CRAFTS）中发现的12颗脉冲星的后续计时

Follow-up timing of 12 pulsars discovered in Commensal Radio Astronomy FAST Survey

本文报道了CRAFTS巡天中FAST发现的12颗脉冲星的计时星历、偏振轮廓和法拉第旋转测量，发现了子脉冲漂移、脉冲零化及潜在MSP-He WD双星系统，为检验脉冲星辐射理论和银河系电子密度模型提供了新样本。

混合定时/成像切伦科夫阵列中的主gamma ray选择

Primary gamma ray selection in a hybrid timing/imaging Cherenkov array

本文系统地研究了用于混合成像/定时切伦科夫观测的混合重建技术。这种类型的混合阵列将在用于甚高能伽马射线天文学（>30 TeV）的TAIGA伽马观测站实现。其目的是将具有成本效益的定时阵列技术与成像望远镜相结合。这两种技术的混合操作可以导致开发大面积阵列的相对便宜的方式。研究了两种类型的模拟数据的伽马事件选择的联合方法：从望远镜的图像参数，从定时阵列重建的簇射参数。揭示了要组合的成像参数和簇射参数的最佳集合。计算了宇宙线背景抑制因子随距离和能量的变化。最佳的选择技术导致宇宙射线背景抑制约2个数量级的距离高达450米的能量大于50 TeV。

Introducing a special collection of papers in the Journal of High Energy Astrophysics on the Early Results of China's 1st X-ray Astronomy Satellite: Insight-HXMT

Insight-HXMT is the first Chinese X-ray astronomical mission, launched successfully on June 15, 2017, from China's Jiuquan Satellite Launch Center. Insight-HXMT was designed to have a broad energy coverage in X-rays, from 1-250 keV, with excellent timing and adequate energy resolution at soft X-rays, and the largest effective area at hard X-rays. Here, we present a collection of papers of the Journal of High Energy Astrophysics on the Early Results of China's 1st X-ray Astronomy Satellite Insight-HXMT. These papers cover the in-orbit performance, the background model, and all calibration resul…

在UK中实现X射线天文学的全部潜力

Realising the full potential of X-ray astronomy in the UK

X射线天文学是我们通往炽热宇宙的大门。宇宙中超过一半的重子温度太高，在较短的波长下无法看到。研究黑洞和中子星附近的极端环境也需要X射线观测。随着ISRO的AstroSat在2015年的成功发射，以及JAXA的Hitomi任务在2016年出现的一些变革性结果，为高灵敏度快速计时和高X射线光谱分辨率打开了一扇新的窗口。随着即将到来的全天巡天任务，预计很快，X射线天文学正在进入一个新的时代参数空间探索。自20世纪70年代以来，英国一直处于这一领域的前沿。但是，科学预算持平，加上尖端太空任务成本上升，意味着英国在未来有效载荷开发和科学利用方面的作用不可避免地会减弱。为了回顾最近和即将到来的任务所带来的新的科学可能性，并讨论如何为英国的X射线天文学铺平道路，2017年2月10日在伦敦举行了一次专家RAS讨论会议。在目前的气候下，建议社区共同努力，团结一致地工作，这是自然的第一步。

通过多信使天文学研究中微子质量和有序性

Neutrino masses and ordering via multimessenger astronomy

我们定义的理论框架和推导的条件下，多信使天文学可以提供有用的信息中微子质量和它们的顺序。该框架使用中微子和其他光信使（即引力子）到达之间的时间差，这些光信使在天体物理灾难中发射。我们还提供了一个初步的可行性研究，阐明实验范围和挑战计划中微子探测器，如超神冈以及未来的几个百万吨级探测器。这项研究表明，未来的实验可能是有用的，在独立测试绝对中微子质量的宇宙学界限。具体地说，这种测量的成功关键取决于天体物理事件的可用率，并且除了所主张的需要兆吨级探测器之外，还需要开发高分辨率计时。

一种简单灵活的用于空间任务定时交叉校准的方法

A simple, flexible method for timing cross-calibration of space missions

本文提出了一种简单灵活的方法，用于空间任务中定时交叉校准，通过模拟地心TOAs并重新拟合定时模型，验证了不同历法下TOA的一致性，并发布了相关工具和数据库。

Precision Timing of PSR J0437-4715 with the IAR Observatory and Implications for Low-Frequency Gravitational Wave Source Sensitivity

While observations of many high-precision radio pulsars of order $\lesssim1~μ$s across the sky are needed for the detection and characterization of a stochastic background of low-frequency gravitational waves (GWs), sensitivity to single sources of GWs requires even higher timing precision. The Argentine Institute of Radio Astronomy (IAR; Instituto Argentino de Radioastronomía) has begun observations of the brightest-known millisecond pulsar, J0437$-$4715. Even though the two antennas are smaller than other single-dish telescopes previously used for pulsar timing array (PTA) science, the IAR's…

引力波天文学：大海捞针

Gravitational Wave Astronomy: Needle in a Haystack

全球范围内的高灵敏度干涉仪阵列已准备好首次直接探测到引力波，开创天文学的新时代。来自这些仪器的数据将提供一个独特的视角来观察极端的天体物理现象，如中子星和黑洞，并将使我们能够在强场动力学体系中检验爱因斯坦的引力理论。为了完全实现这些目标，我们需要解决信号处理和推断中的一些具有挑战性的问题，例如发现隐藏在非平稳和非高斯仪器噪声中的罕见和微弱信号，处理高维模型空间，以及定位先前体积内通常非常紧密的后质量浓度。使用基于空间的探测器和脉冲星定时阵列的引力波探测带来了额外的挑战，即必须隔离在时间和频率上彼此重叠的各个信号。将讨论解决这些问题的有希望的办法，以及仍然存在的一些挑战。

脉冲星高精度计时展望

Prospects for High-Precision Pulsar Timing

天文学和物理学的许多研究领域都已证明，双星脉冲计时是一种非常有效的技术。重要的是，这种定时的精度不仅受辐射计噪声，但也由固有的脉冲形状的变化，星际介质（ISM）的演变，仪器失真等。在本文中，我们回顾了已知的脉冲形状的变化的原因，并评估其影响的精度和准确度的脉冲到达时间与当前的仪器单次测量。在整个分析过程中，我们使用最明亮，最精确定时的毫秒脉冲星（MSP），PSR J 0437 -4715，作为一个案例研究，并开发了一套诊断工具，以评估配置文件的稳定性定时观测。我们的结论是，大多数失真的原因可以通过国家的最先进的技术进行纠正，或考虑到在估计的到达时间（TOA）的不确定性。新一代射电望远镜（例如平方公里阵列，SKA）的出现及其收集面积的增加引发了人们对通过增加增益可实现的定时精度的猜测。根据我们对当前数据的分析，我们预测，对于正常亮度的MSP，SKA在1.4 GHz下进行10分钟的积分，可以实现80至230 ns的TOA精度。只有当对定时精度的所有其他影响（例如ISM、自旋噪声）被校正、建模或忽略时，每个脉冲星的实际均方根定时残差才大致处于相同的水平。

释放脉冲星天文学的隐藏潜力

Unlocking the hidden potential of pulsar astronomy

本文综述射电脉冲星在导航授时、随机数生成、空间天气等社会工业领域的新应用，并论证紧凑型接收机探测脉冲星及测量DM的可行性。

人工高精度定时阵列：利用钟卫星弥合十赫兹引力波灵敏度缺口

Artificial Precision Timing Array: bridging the decihertz gravitational-wave sensitivity gap with clock satellites

本文提出利用人工高精度定时阵列探测十赫兹频段引力波，通过高精度钟技术实现灵敏度提升，有望观测到中等质量黑洞合并等源。

高能γ射线和原子核的EAS切伦科夫光LDF的参数分析：实际应用途径

Parametric Analysis of Cherenkov Light LDF from EAS for High Energy Gamma Rays and Nuclei: Ways of Practical Application

在本文中，我们提出了一个“膝状”近似的横向分布的切伦科夫光从广泛的空气淋浴在能量范围30-3000 TeV和研究的可能性，其实际应用在高能量的地面伽玛射线天文实验（特别是在TAIGA-HiSCORE）。该近似对单个簇射具有很好的精度，在触发站数目有限的情况下，该近似可以很容易地简化，以便于HiSCORE广角定时阵的实际应用。

NANOGrav九年数据集：毫秒脉冲星到达时间中的过量噪声

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。

用脉冲星毛刺钉扎超流体和核物质状态方程并测量中子星质量

Pinning down the superfluid and nuclear equation of state and measuring neutron star mass using pulsar glitches

脉冲星是旋转的中子星，以其计时精度而闻名，尽管当这些恒星年轻时，故障可能会中断常规的计时行为。闪变被认为是由恒星中正常物质和超流物质之间的相互作用引起的。我们更新了我们最近的工作，一种新的技术，使用脉冲星毛刺数据来约束超流和核物质状态方程模型，展示了如何当前和未来的天文望远镜可以探测基本物理，如超流近核饱和和物质在超核密度。与传统的通过对另一个物体的引力效应来测量恒星质量的方法不同，我们的技术依赖于核物理知识，因此可以测量孤立恒星的质量。

用ANTARES和VIRGO/LIGO探测器寻找符合引力波的高能中微子

Searching for high-energy neutrinos in coincidence with gravitational waves with the ANTARES and VIRGO/LIGO detectors

灾难性的宇宙事件可能是引力波（GW）和高能中微子（HEN）的合理来源。GW和HEN都是另一种宇宙信使，它们可能会逃离非常致密的介质，在宇宙学距离上不受影响地旅行，携带来自天体物理引擎最内部区域的信息。出于同样的原因，这些信使也可以揭示传统光子天文学无法观察到的新的隐藏来源。要求GW和HEN检测通道之间的一致性将使得能够进行新的搜索，因为人们具有关于公共源的重要附加信息。像ANTARES这样的中微子望远镜可以精确地确定高能中微子事件的时间和方向，而像LIGO和VIRGO这样的引力波探测器网络也可以提供引力波爆发的时间/方向信息。通过结合这些完全独立的探测器的信息，人们可以搜索可能来自共同天体物理来源的宇宙事件。

用于未来高能τ中微子实验的水切伦科夫探测器原型

A water Cherenkov detector prototype for future high-energy tau-neutrino experiment

针对现有探测器在高能τ中微子探测上角分辨率与灵敏度不足的问题，提出模块化水切伦科夫探测器原型，利用峡谷地形屏蔽宇宙线，实验室验证其对MIP粒子探测效率>99%、时间分辨率<2ns，为未来τ中微子实验奠定基础。

引力波：源、探测器和探测器

Gravitational Waves: Sources, Detectors and Searches

引力波科学应该在这十年里从一个研究还没有看到的东西转变为一个成熟的天文学领域，在这个领域里，探测到的信号揭示了灾难性事件和奇异物体的性质。LIGO科学合作组织和Virgo合作组织最近完成了对引力波空前敏感的联合数据运行。到目前为止，还没有发现引力辐射（尽管数据挖掘仍在继续）。第一次探测很可能来自正在安装的第二代LIGO和Virgo干涉仪。这些新的探测器预计每年将以全灵敏度探测到约40个中子星双星系统的合并。与此同时，第三代地下干涉仪和天基干涉仪的研发工作仍在继续。与此同时，射电脉冲星界也在积极努力，通过来自天空中不同位置的射电脉冲星阵列的定时残差来探测~几nHz的引力波。随着引力波天文学曙光的临近，这篇评论主要针对感兴趣的粒子和核物理学家，描述了我们迄今为止所学到的知识以及直接发现引力波的前景。

高能偏振测量--探测AGN喷流极端物理的新窗口

High-Energy Polarimetry - a new window to probe extreme physics in AGN jets

地面和空间观测站的灵敏度不断提高，使得有可能探测到几千个河外源的高能辐射（X射线和伽马射线）。在测量连续通量方面取得了巨大的进展，使我们能够进行成像，光谱和定时研究。高能天文学的一个重要挑战是测量偏振。测量偏振的能力目前正在X射线能量下实现（例如使用IXPE），并且能够测量偏振的灵敏伽马射线望远镜，例如AMEGO，AdEPT，e-ASTROGAM等，正在开发中。这些未来的伽马射线望远镜将探测来自活动星系核的相对论喷流的辐射机制和磁场，其空间尺度远小于该仪器连续观测所达到的角分辨率。在本白皮书中，我们讨论了高能偏振测量的科学潜力，特别是伽马射线偏振测量，包括理论意义和观测技术的进展。特别是，我们将探索主要的科学机会和丰富的信息预期从多波长偏振的协同作用，将带来多信使天文学。

STROBE-X：从微秒到年的动态时标上的X射线计时和Spectroscopy

STROBE-X: X-ray Timing and Spectroscopy on Dynamical Timescales from Microseconds to Years

我们提出了光谱时间分辨宽带能量X射线天文台（STROBE-X），一个探测器级的任务概念选择由美国宇航局研究。它将巨大的收集面积，高通量，广泛的能量覆盖范围以及出色的光谱和时间分辨率结合在一个设施中。STROBE-X极大地提高了X射线光谱计时的灵敏度，首次将这些技术扩展到河外目标。它也是一个敏捷的任务，能够快速响应瞬态事件，使其成为时域，多波长和多信使天文学时代必不可少的X射线合作伙伴设施。它是为研究宇宙中发现的最极端条件而优化的，其主要科学目标包括：（1）强有力地测量质量和自旋，并绘制从致密恒星到中等质量物体再到活动星系核的整个黑洞质谱的内部吸积流。(2)使用近24个旋转动力中子星和吸积中子星的系综，绘制出中子星的完整质量-半径关系，从而在比NICER探索的更宽的密度范围内测量超致密物质的状态方程。(3)通过与引力波干涉仪、中微子天文台和其他电磁波段的高节奏时域测量的互相关，识别和研究动态天空中多波长和多信使瞬变的X射线对应物（后斯威夫特时代）。(4)以大占空比和高时间分辨率连续观测动态X射线天空，以表征X射线源在前所未有的大时间尺度范围内的行为。STROBE-X的强大功能还将使更多的科学广泛的投资组合。

揭开μ Hz频率下的引力宇宙的面纱

Unveiling the Gravitational Universe at μ-Hz Frequencies

我们提出了一个空间为基础的干涉仪测量引力波（GW）的天空在毫赫兹到$μ$ -Hz的频率范围。到21世纪40年代，介于激光干涉仪空间天线（LISA）和脉冲星定时阵列之间的$μ$ -Hz频带将构成与天体物理学有关的GW频谱覆盖范围的最大差距。然而，许多与天体物理学和宇宙学有关的悬而未决的问题，最好的答案是在这个波段的GW观测。我们表明，一个$μ$ -Hz GW探测器将是一个真正的总体天文台的科学界在很大程度上，极大地扩展了LISA的潜力。该仪器被设想用来探测早期螺旋状的高信噪比大质量黑洞双星和银河系中的低频恒星双星，它将成为从太阳邻域到高红移宇宙的多信使天文学的基石。