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
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
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
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
Gravitational Wave Timing Residual Models for Pulsar Timing Experiments
脉冲星计时实验是目前寻找引力波的主要手段，本文主要研究用于连续波搜索的脉冲星计时残差模型。这项工作的第一个目标是再现脉冲星计时中使用的计算和理论背后的许多基本物理和数学概念。虽然在文献中有许多参考资料，但我试图对这项研究的基本原理提供一个完全独立的解释，我希望读者会发现这是有帮助的。广义上讲，下一个目标是进一步发展目前使用的脉冲星计时模型背后的数学，以便通过脉冲星计时实验探测引力波。我分类四个制度的利益，受频率演变和波前曲率效应纳入定时残差模型。在这四种状态中，平面波模型在以前的文献中已经很好地建立。我添加了一个新的制度，我标签为“菲涅耳”，因为我表明它变得重要的重要菲涅耳数描述的引力波阵面的曲率。然后，我做了两个深入的研究。第一个预测未来脉冲星定时实验的能力，探测和测量这些菲涅尔效应。第二个模型进一步推广到宇宙膨胀的宇宙，我展示了如何哈勃常数可以直接测量最广义的脉冲星定时残差模型。这为未来的脉冲星计时实验提供了一种可能性，即能够获得纯粹基于引力波的哈勃常数测量。最后一章显示了初步采取的步骤，以扩大这项工作在未来的多普勒跟踪实验。
2023-01-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The European Pulsar Timing Array: current efforts and a LEAP toward the future
欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）是一个多机构、多望远镜的合作项目，目标是利用高精度脉冲星定时直接探测引力波。在这篇文章中，我们讨论了EPTA成员望远镜，目前实现的定时精度，以及不久的将来的目标。我们报告一个初步的上限的引力波背景的振幅。我们还讨论了欧洲大型脉冲星阵列，其中涉及脉冲星计时的五个主要欧洲望远镜将结合起来，提供一个相干阵列，该阵列将提供与阿雷西博射电望远镜相似的灵敏度和更大的天空覆盖范围。
2010-03-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Realistic Pulsar -- Supermassive Black Hole Timing Model
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
本文提出一个现实的脉冲星-超大质量黑洞定时模型，用于高精度测量SMBH周围时空并探索引力理论。
2026-07-22 astro-ph.HE gr-qc
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
Decade-long timing of four GMRT discovered millisecond pulsars
本文报告了四颗GMRT发现的毫秒脉冲星的十年计时结果，分析了2017年升级前后的计时精度提升，并评估了这些数据对脉冲星计时阵列探测引力波信号的价值。
2023-10-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Feasibility of Using Black Widow Pulsars in Pulsar Timing Arrays for Gravitational Wave Detection
在过去的五年中，通过对费米非关联源的射电观测发现的65颗双星中，约有三分之一是黑寡妇双星（BWP）。BWP是一种毫秒双星，伴星质量在0.01-0.1太阳质量之间，经常出现射电食。BWP系统中膨胀的伴星对系统施加很小的扭矩，导致轨道在很小但可测量的时间尺度上发生变化。由于增加参数的定时模型降低了灵敏度的引力波（GW）信号，需要适应许多轨道频率导数的定时数据是潜在的问题，使用BWP检测GWs与脉冲星定时阵列。使用模拟数据与多达四个轨道频率导数，我们表明，轨道频率导数拟合吸收不到5%的低频谱预期从随机引力波背景信号。此外，该结果不随轨道周期而改变。因此，我们建议，如果定时系统可以通过建模轨道频率导数，而不是由自旋频率噪声引起的，脉冲星定时阵列实验应包括BWP在其阵列。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Testing Gravity Theories In The Radiative Regime Using Pulsar Timing Arrays
广义相对论预言了引力波（GW）的存在，它是具有两个偏振度和光的传播速度的时空扭曲的波。另一种理论预测更多的偏振，最多六个，以及传播速度可能偏离光速。本文回顾了最近的建议，以测试重力理论的辐射制度，通过观测全球Ws使用脉冲星定时阵列。
2011-05-27 astro-ph.HE gr-qc
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
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
Bayesian pulsar timing and noise analysis with Vela.jl: an overview
本文介绍 Vela，一个基于 Julia 的贝叶斯脉冲星计时与噪声分析软件包，提供完整非线性模型的并行实现，并附 Python 绑定 pyvela，强调可靠性与窄带范式下的使用。
2025-05-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
JUG: JAX-based Unified pulsar timinG
Vanderbilt University（范德堡大学）；OzGrav: The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery（ARC引力波发现卓越中心）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；LPC2E, OSUC, Univ Orleans, CNRS（奥尔良大学CNRS LPC2E实验室）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（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）；Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学天体物理学与天文学系乔德雷尔银行天体物理中心）
JUG是一款基于JAX的独立脉冲星计时软件，速度快、易用，可处理大规模数据，弥合频率论与贝叶斯分析鸿沟，性能优于PINT，与Tempo2相当。
2026-08-31 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
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
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
Observing the dynamics of super-massive black hole binaries with Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列是利用引力波研究尚未探索的天体物理机制的主要工具。在这里，我们表明，从单独可分辨的超大质量黑洞双星系统的引力辐射的检测可以产生直接的信息的质量和自旋的黑洞，提供的引力波引起的时间波动在脉冲星和地球被检测到。这反过来又提供了一个引力场的非线性动力学的地图和一个新的途径来解决天体物理学中与超大质量黑洞的形成和演化有关的公开问题。我们讨论的潜力，这些意见的挑战和局限性。
2012-07-24 astro-ph.HE gr-qc
The impact on astrometry by solar-wind effect in pulsar timing
本研究探究太阳风对脉冲星计时天体测量的影响，揭示参数相关性与黄纬依赖关系，提出多频观测可缓解偏差并提升精度，通过重处理EPTA数据验证了方法有效性，为后续高精度测量提供思路。
2024-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The International Pulsar Timing Array: A Galactic Scale Gravitational Wave Observatory
毫秒双星惊人的旋转稳定性使它们能够被用作精确的天体时钟。一个阵列的这些天文学家可以利用搜索相关的扰动，在他们的脉冲到达时间，由于引力波。在这里，我描述了必要的观测和分析，以实现这一目标，并提出了全球脉冲星计时社区的努力的概述。由于越来越多的毫秒脉冲星的发现，改进的仪器，和不断增长的观测时间跨度，我们的脉冲星定时阵列实验的灵敏度预计将显着增加，在未来几年内，导致一个引力波检测或非常严格的限制低频引力波源人口在十年结束之前。
2014-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 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
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
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
Pulsar discovery prospect of FASTA
本文评估了由六台FAST型望远镜组成的FASTA阵列的脉冲星发现前景，模拟显示其能探测到数万颗常规脉冲星和数千颗毫秒脉冲星，并有望在M31星系发现约百颗新脉冲星。
2023-07-07 astro-ph.HE
