利用 LOFAR 对 36 颗毫秒脉冲星在 150MHz 处的色散量变化研究
高能天体物理现象
2021-01-04 v1 星系天体物理
摘要
来自脉冲星的射电脉冲受等离子体色散影响，导致频率相关的传播延迟。该效应大小的变化在脉冲星计时实验（包括旨在探测纳赫兹引力波的脉冲星计时阵列）中引入了额外的红噪声源。我们旨在以更高精度量化随时间变化的色散，并刻画这些变化的谱。我们使用脉冲星计时技术获取高精度的色散量（DM）时间序列。我们的数据集包含 36 颗毫秒脉冲星的观测，这些脉冲星用 LOFAR 望远镜在约 150 MHz 中心频率下观测长达 7.1 年。其中 17 个源以每周频次观测，其余以每月频次观测。我们对相当大一部分源实现了量级为 10^-5 cm^-3 pc 的中位 DM 精度。我们在所有脉冲星中检测到显著的 DM 变化，其中位 DM 不确定度小于 2x10^-4 cm^-3 pc。计算所得较高频率下对脉冲星计时实验的噪声贡献在几年跨度内于 1.4 GHz 处为 0.1-10 us 水平，这在许多情况下大于 PTA 所追求的 1 us 或更好的典型计时精度。我们发现样本中任何源均无 DM 依赖于射电频率的证据。我们利用 LOFAR 获得的 DM 时间序列原则上可用于校正较高频数据中的色散延迟变化。然而，目前存在一个实际限制：由于频谱特性，脉冲星往往只能提供 1.4 GHz 处高精度到达时间（ToA）或低频处高 DM 精度，而不能兼具。将较高频 ToA 与 LOFAR 的 ToA 结合以测量无限频率 ToA 和 DM 将改善结果。
引用
@article{arxiv.2011.13742,
title = {Dispersion measure variability for 36 millisecond pulsars at 150MHz with LOFAR},
author = {J. Y. Donner and J. P. W. Verbiest and C. Tiburzi and S. Osłowski and J. Künsemöller and A. -S. Bak Nielsen and J. -M. Grießmeier and M. Serylak and M. Kramer and J. M. Anderson and O. Wucknitz and E. Keane and V. Kondratiev and C. Sobey and J. W. McKee and A. V. Bilous and R. P. Breton and M. Brüggen and B. Ciardi and M. Hoeft and J. van Leeuwen and C. Vocks},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.13742},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 8 figures, 2 tables