用于刻画脉冲星计时阵列中多个相关信号的广义最优统计量

VLBI天体测量对脉冲星定时阵探测引力辐射的益处

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。

Pulsar timing irregularities and the Neutron Star interior in the era of SKA: An Indian Outlook

There are two types of timing irregularities seen in pulsars: glitches and timing noise. Both of these phenomena can help us probe the interior of such exotic objects. This article presents a brief overview of the observational and theoretical aspects of pulsar timing irregularities and the main results from the investigations of these phenomena in India. The relevance of such Indian programs for monitoring of young pulsars with the Square Kilometer Array (SKA) is presented, highlighting possible contributions of the Indian neutron star community to the upcoming SKA endeavour.

Pulsar Timing Array Experiments

Pulsar timing is a technique that uses the highly stable spin periods of neutron stars to investigate a wide range of topics in physics and astrophysics. Pulsar timing arrays (PTAs) use sets of extremely well-timed pulsars as a Galaxy-scale detector with arms extending between Earth and each pulsar in the array. These challenging experiments look for correlated deviations in the pulsars' timing that are caused by low-frequency gravitational waves (GWs) traversing our Galaxy. PTAs are particularly sensitive to GWs at nanohertz frequencies, which makes them complementary to other space- and grou…

FAST在脉冲星定时阵中的作用

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。

利用偏振统计提高脉冲星定时精度

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。

利用Parkes脉冲星定时阵探测引力波记忆效应

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。

Wide-band timing of GMRT discovered millisecond pulsars

Modeling of frequency-dependent effects, contributed by the turbulence in the free electron density of interstellar plasma, is required to enable the detection of the expected imprints from the stochastic gravitational-wave (GW) background in pulsar timing data. In this work, we present an investigation of temporal variations of interstellar medium for a set of millisecond pulsars (MSPs) with the upgraded GMRT aided by large fractional bandwidth at lower observing frequencies. Contrary to the conventional narrow-band analysis using a frequency invariant template profile, we applied $PulsePortr…

Pulsars probe the low-frequency gravitational sky: Pulsar Timing Arrays basics and recent results

Pulsar Timing Array (PTA) experiments exploit the clock-like behaviour of an array of millisecond pulsars, with the goal of detecting low-frequency gravitational waves. PTA experiments have been in operation over the last decade, led by groups in Europe, Australia, and North America. These experiments use the most sensitive radio telescopes in the world, extremely precise pulsar timing models and sophisticated detection algorithms to increase the sensitivity of PTAs. No detection of gravitational waves has been made to date with this technique, but PTA upper limits already contributed to rule …

使用Vela.jl进行贝叶斯脉冲星计时与噪声分析：宽带范式

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。

欧洲脉冲星定时阵列：目前的努力和面向未来的LEAP

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。

帕克斯脉冲星定时阵列计划

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。

四颗GMRT发现的毫秒脉冲星的十年计时研究

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。

贝叶斯脉冲星计时与噪声分析：Vela.jl 概述

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。

JUG：基于JAX的统一脉冲星计时工具

JUG: JAX-based Unified pulsar timinG

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。

The MeerKAT Pulsar Timing Array: First Data Release

We present the first 2.5 years of data from the MeerKAT Pulsar Timing Array (MPTA), part of MeerTime, a MeerKAT Large Survey Project. The MPTA aims to precisely measure pulse arrival times from an ensemble of 88 pulsars visible from the Southern Hemisphere, with the goal of contributing to the search, detection and study of nanohertz-frequency gravitational waves as part of the International Pulsar Timing Array. This project makes use of the MeerKAT telescope, and operates with a typical observing cadence of two weeks using the L-band receiver that records data from 856-1712 MHz. We provide a …

用脉冲星定时阵列探测纳赫兹引力波

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。

脉冲星定时阵中利用黑寡妇脉冲星探测引力波的可行性

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。

Nancay射电望远镜作为国际脉冲星计时活动的一部分

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。

脉冲星计时中太阳风效应对天体测量的影响

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。

国际脉冲星定时阵：银河系尺度的引力波观测

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。

Parkes脉冲星定时阵列

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。

Pulsar Timing Observations with Haoping Radio Telescope

We report pulsar timing observations carried out in L-band with NTSC's 40-meter Haoping Radio Telescope (HRT), which was constructed in 2014. The observations were carried out using the pulsar machine we developed. Timing observations toward millisecond pulsar J0437-4715 obtains a timing residual (r.m.s) of 397ns in the time span of 284 days. And our observations successfully detected Crab pulsar's glitch that happened on July 23rd, 2019.

Review of Pulsar Timing Array for Gravitational Wave Research

Ongoing research on Pulsar Timing Array (PTA) to detect gravitational radiation is reviewed. Here, we discuss the use of millisecond pulsars as a gravitational wave detector, the sources of gravitational radiation detectable by PTAs and the current status of PTA experiments pointing out the future possibilities.

利用脉冲星定时阵列探测超奈奎斯特频率引力波

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$h=6.31\times10^{-11}$。

脉冲星时序分析中非高斯性的贝叶斯估计

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。

Algorithmic Pulsar Timing

Pulsar timing is a process of iteratively fitting pulse arrival times to constrain the spindown, astrometric, and possibly binary parameters of a pulsar, by enforcing integer numbers of pulsar rotations between the arrival times. Phase connection is the process of unambiguously determining those rotation numbers between the times of arrival (TOAs) while determining a pulsar timing solution. Pulsar timing currently requires a manual process of step-by-step phase connection performed by individuals. In an effort to quantify and streamline this process, we created the Algorithmic Pulsar Timer, AP…

NANOGrav脉冲星的时间噪声分析

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。

脉冲星计时探测引力波

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。

深空网络的脉冲星计时

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。

用脉冲星定时阵列进行连续引力波搜索：脉冲星相位参数的最大化与边缘化

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。

脉冲星定时阵列计划

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。

Millisecond Pulsars as Standards: Timing, positioning and communication

Millisecond pulsars (MSPs) have a great potential to set standards in timekeeping, positioning and metadata communication.

产生脉冲星时序分析

Generative pulsar timing analysis

一种新的贝叶斯方法的折叠脉冲星定时数据的分析，允许同时评估的脉冲轮廓的演变，无论是在频率或时间，以及定时模型和额外的随机过程，如红自旋噪声，或分散措施的变化。我们使用“shapeland”-一个完整的正交正常的基函数，使我们能够重新创建任何物理轮廓形状的脉冲轮廓模型。然后可以将轮廓中的任何演变描述为任意数量的独立轮廓，或者使用某种函数形式。我们进行模拟比较这种方法与脉冲星时序分析的既定方法，并证明不同的进化方案之间的模型选择使用贝叶斯证据。%s我们的方法的简单性允许许多可能的扩展，例如在脉冲轮廓中包括相关噪声的模型，或者由于散射而加宽脉冲轮廓。因此，虽然它与标准脉冲星定时分析方法有明显的不同，但它对新的和当前的数据集都有明确的应用，例如欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和国际脉冲星定时阵列（IPTA）的数据集。

使用脉冲星定时软件包，TEMPO2

Using the pulsar timing software package, TEMPO2

本文详细介绍了在TEMPO 2脉冲星定时软件包中实现的算法，并介绍了如何使用该软件。信息给出了如何下载和安装软件，使用各种接口，模拟现实的数据集和开发软件。还描述了在预测模式中使用TEMPO 2。

为什么引力波科学需要脉冲星定时阵列以及为什么脉冲星定时阵列需要Arecibo和GBT：对NANOGrav合作组织的NSF-AST产品组合审查的回应

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。

TEMPO2，一个新的脉冲星计时包。III：引力波模拟

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。

Comparison of dynamical and kinematic reference frames via pulsar positions from timing, Gaia, and interferometric astrometry

Pulsars are special objects whose positions can be determined independently from timing, radio interferometric, and Gaia astrometry at sub-milliarcsecond (mas) precision; thus, they provide a unique way to monitor the link between dynamical and kinematic reference frames. We aimed to assess the orientation consistency between the dynamical reference frame represented by the planetary ephemeris and the kinematic reference frames constructed by Gaia and VLBI through pulsar positions. We identified 49 pulsars in Gaia Data Release 3 and 62 pulsars with very long baseline interferometry (VLBI) posi…

脉冲星定时阵观测的最佳时间表

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。

存在相关噪声时的脉冲星定时分析

Pulsar timing analysis in the presence of correlated noise

脉冲星定时观测通常是在定时残差不相关（统计上为“白色”）的假设下，用最小二乘拟合方法进行分析。脉冲星观测者很清楚，这一假设经常被打破，并在估计定时模型的参数及其不确定性时造成严重的误差。特设的方法，最大限度地减少这些错误已经开发出来，但我们表明，他们远远不是最佳的。如果残差的协方差矩阵是已知的，则可以使用白化残差和定时模型两者的线性变换来最佳地完成对时间相关性的补偿。我们采用基于协方差矩阵的Cholesky分解的变换，但变换不是唯一的。我们展示了如何估计的协方差矩阵有足够的精度，以优化脉冲星时序分析。我们还展示了如何应用这个过程来估计任何时间序列的频谱与陡峭的红色幂律谱，包括那些不规则的采样和可变的误差条，这是非常难以分析。

利用下一代大规模脉冲星定时阵列进行引力波天文学研究的展望

Prospects for gravitational wave astronomy with next generation large-scale pulsar timing arrays

下一代射电望远镜，即500米口径球面望远镜（FAST）和平方公里阵列（SKA），将彻底改变基于脉冲星定时阵列（PTA）的引力波（GW）搜索。我们回顾了FAST和SKA的一些特性，以及由此产生的PTA，这些特性与探测来自单个超大质量黑洞双星的引力波信号有关。

脉冲星定时数据分析的高斯过程方法的新进展

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。

如何在脉冲星计时分析中随身携带星际天气

How to take the interstellar weather with you in pulsar timing analysis

在这里，我们提出了一个贝叶斯方法，包括离散测量的色散措施，由于星际介质在脉冲星的方向作为先验信息的分析，该脉冲星。我们使用一个简单的模拟来显示这种方法的有效性，其中包括额外的测量结果在一个显着增加的精度，可以获得的定时模型参数，并提高上限的任何红噪声的幅度在数据集中。我们表明，这种方法可以应用于没有多频数据存在于大部分的数据集，并没有同时多频数据的任何给定的观测时期。因此，将这些信息纳入即将发布的国际脉冲星定时阵列（IPTA）和欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）数据的分析中，对于获得这些数据集中引力波信号的最具约束力的限制是非常宝贵的。

Parkes多波束脉冲星巡天的相干加速搜索--技术和16颗脉冲星的发现和定时

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。

脉冲星计时与偏振测量：结果与展望

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。

Realistic sensitivity curves for pulsar timing arrays

We construct realistic sensitivity curves for pulsar timing array searches for gravitational waves, incorporating both red and white noise contributions to individual pulsar noise spectra, as well as the effect of fitting to a pulsar timing model. We demonstrate the method on both simulated pulsars and a realistic array consisting of a subset of NANOGrav pulsars used in recent analyses. A comparison between the results presented here and exact sensitivity curves shows agreement to tens of percent. The resulting sensitivity curves can be used to assess the detectability of predicted gravitation…

脉冲星定时阵列中连续引力波信号的相干网络分析：脉冲星相位作为外部参数

Coherent network analysis for continuous gravitational wave signals in a pulsar timing array: Pulsar phases as extrinsic parameters

超大质量黑洞双星是利用脉冲星定时阵进行引力波搜索的主要目标之一。来自这样的系统的引力波信号被参数化模型很好地表示，允许标准的广义似然比检验（GLRT）用于它们的检测和估计。然而，有一个二分法如何GLRT可以实现脉冲星定时阵列：有两种可能的方式，其中一个可以分裂的信号参数集的半解析和数值极值。早期的一篇论文（Wang等人，2014年）讨论了在地面引力波搜索中用于连续信号的方法的直接扩展，其中所谓的脉冲星相位参数在数值上最大化。在本文中，我们报告的第二种方法，脉冲星相位最大化半解析的性能的第一次研究。这种方法是可扩展的，因为剩下的参数的数量数值优化不依赖于脉冲星定时阵列的大小。我们的研究结果表明，对于相同的阵列大小（9个脉冲星），新的方法在参数估计，但不是在检测性能稍差，比以前的方法，脉冲星相位的数值最大化。性能差异的起源可能是任何网络分析方法固有的不适定性。然而，新方法的可扩展性允许通过简单地向阵列添加更多的矩阵来减轻不适定性。这一点可以通过一个更大的矩阵来明确地显示。

TempoNest：脉冲星定时分析的贝叶斯方法

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。

脉冲星位置的计时和甚长基线天体测量的比较

Comparison of Pulsar Positions from Timing and Very Long Baseline Astrometry

脉冲星的位置可以用脉冲星定时方法和甚长基线干涉测量法（VLBI）进行高精度测量。脉冲星的时间位置参考太阳系星历，而VLBI位置参考遥远的类星体。在这里，我们比较脉冲星的位置从公布的VLBI测量与那些从脉冲星定时数据从南山和帕克斯射电望远镜，以有关的两个参考系。我们发现，时间的位置显着不同的VLBI位置（也不同的星历表之间）。在JPL星历表DE 405中发现了$2.16\pm0.33$ \，mas的黄道旋转度在统计上的显著变化，但在随后的JPL星历表中没有发现显著的旋转。由于VLBI参考源位置和天文卫星与参考源的匹配存在不确定性，我们将这两个坐标系联系起来的精度受到限制。不仅定时位置取决于计算它们时使用的星历，而且定时数据的不同段也导致不同的位置估计。这些变化是所有星历表中最常见的，但在星历表之间的10 $μ$水平上观察到轻微变化。

随机背景：脉冲星定时阵列的标度律和探测时间

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。

在脉冲星定时测量中观测引力波爆发

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。

纳赫兹引力波的干涉脉冲星计时实验

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。

脉冲星定时阵列的现状与技术

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。

脉冲星计时技术

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。

Solar-System Studies with Pulsar Timing Arrays

High-precision pulsar timing is central to a wide range of astrophysics and fundamental physics applications. When timing an ensemble of millisecond pulsars in different sky positions, known as a pulsar timing array (PTA), one can search for ultra-low-frequency gravitational waves (GWs) through the spatial correlations that spacetime deformations by passing GWs are predicted to induce on the pulses' times-of-arrival (TOAs). A pulsar-timing model, requires the use of a solar-system ephemeris (SSE) to properly predict the position of the solar-system barycentre, the (quasi-)inertial frame where …