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脉冲双星测时：双星系统、引力波、PPTA 项目简介 游霄鹏 西南大学物理科学与技术学院 内容概要 脉冲双星系统测时 引力波探测简介 Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) 项目简介 脉冲双星测时 1、双星轨道运动 脉冲星测时的方法：观测 基本的脉冲星测时观测 观测误差 把观测到的望远镜到达时间改正到太阳系中心 脉冲星测时的方法：模型 获得一系列改正到SSB在t 时刻的TOA 脉冲星测时模型，惯性系 周期 周期导数 位置 自行 ．．． 最小二乘法 视向速度曲线 1、双星运动?脉冲星周期调制 真近点角、平近点角、偏近点角 双星系统的相对论效应 双星对到达时间的调制与太阳系类似 双星轨道的相对论演化 相对论双星开普勒常数会发生变化 最早测近日点进动的是水星 43 arc/century PSR B1913+16 4.2 deg/year （GM/c2r） 进动可以测双星的总质量 PSR B1913+16 mp+mc=2.8Msun 2. 轨道周期的变化 由于引力辐射，轨道周期将会变快 由开普勒常数的测量及广义相对论预测 PSR B1913+16 观测与理论值之比 首次引力波的观测证据。 还与横向速度（自行）相关 PSR B1534+12 3. 测地岁差－旋转轴进动 由于脉冲星旋转轴角动量与轨道角动量的耦合引起。 观测到的辐射束发生改变 甚至造成脉冲星消失 PSR B1913＋16 总结：脉冲双星相对论效应 注意后开普勒参数的测量依赖于引力理论。对于广义相对论： 内容概要 脉冲双星测时 引力波探测简介 Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) 项目简介 来自宇宙的信息 电磁波 宇宙线 中微子 引力波 测时“噪音”的来源 内容概要 脉冲双星测时 引力波探测简介 Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) 项目简介 研究方法 硬件：PDFB3系统 软件：发展测时软件,TEMPO2, 系统误差小于2ns 观测策略：2－3周的间隔，20颗毫秒脉冲星，5年，3个频率，685 MHz, 1400 MHz, 3100 MHz 测时精度要求: 10颗，100ns，其余的，1μs 科学研究方向与方法： 研究引力波的性质及探测方法 研究时间系统的不确定性，建立脉冲星时间标准 研究太阳历表的不确定性并且改正 研究调查传播效应并改正 研究射频干扰等影响并排除 PPTA目前的主要研究结果 1、模拟引力波背景 3、20颗脉冲星的测时精度 色散对测时的影响 色散量及其主要成分. 测量色散量变化的方法 20颗毫秒脉冲星的色散量变化 太阳风对色散量的影响 改正色散量的变化，提高脉冲星测时精度 色散量及其成分 色散量变化的测量方法 多频率观测 用高频观测数据拟合测时模型 脉冲在不同频率上的测时差值来计算色散量的变化 Parkes毫秒脉冲星阵项目: 20 颗 2－3周 观测 685, 1400, 3100 MHz. 改正色散量的变化，提高脉冲星测时的精度 多频段观测优势 改正色散量变化的影响 提高脉冲星测时的精度 问题: 改正的方法？ 噪声的影响 ？ 色散量的变化是否明显？ 我们首次提出改正方法 改正了色散量变化的影响，但增加了噪音 使用平滑的方法, 减少了噪音 但, 平滑之后丢失了部分色散量变化的信息 结果 提高了6颗脉冲星的测时精度 对引力波探测的影响 引力波－“红噪音” 色散量变化－“红噪音” 但，色散量变化与观测频率有关 引力波信号与观测频率无关 改正色散量的变化 得到正确的参数 太阳风以前的模型 现在用的太阳风密度的模型太简单 　　　　　　　　 TEMPO: ne0=10 cm-3 TEMPO2: ne0= 4 cm-3 已经证实了简单模型不准确 (You et al. 2007) 太阳风的复杂性 需要更好的模型，基于实测数据 新模型的建立 Wilcox Solar Observatory数据(1976年5月后) 磁中线 20度线 太阳风的双态 “快风”（20度线以外） “慢风”（20度线以内） 太阳全景图 新模型的结果 与实测数据对比 对脉冲星测时的影响 模拟PSR J1744-1134三年的测时数据 结论 发展了新的太阳风模型用于脉冲星测时 新的模型比原来的更好的改正了时间延迟 原来的模型会引起脉冲星测时参数的不准确 我们的新模型对于高精度测时很重要 毫秒脉冲星阵(PPTA)项目目标 直接探测引力波 建立以脉冲星为基础的时间序列 改进太阳系参数，用于太阳