探索脉冲计时精度：NANOGrav数据中极化标定方法的比较研究
摘要
脉冲计时阵列实验最近通过精确计时一组毫秒脉冲星，发现了纳米赫兹引力背景的证据。下一项重要里程碑包括更精确地表征检测到的背景、识别其来源（source(s)），以及检测来自单个超大质量黑洞二体的连续引力波。为实现这些目标，生成准确且精确的脉冲到达时间（times of arrival）至关重要。错误的脉冲极化标定可能引入到达时间测量中的误差。此外，先前的研究（如van Straten 2013；Manchester et al. 2013）已证明，针对脉冲轮廓进行稳健的极化标定可减少脉冲计时数据中的噪声并改进计时解。本文利用三种不同的极化标定技术（理想馈叉假设法Ideal Feed Assumption, IFA；测量方程建模法Measurement Equation Modeling, MEM；测量方程模板匹配法Measurement Equation Template Matching, METM）来探讨和比较不同极化标定方法对脉冲计时精度的影响。我们采用在德国波森望远镜（Green Bank Telescope, GBT）800 MHz和1.5 GHz接收器下观测到的三颗NANOGrav脉冲星——PSR J1643-1224、J1744-1134和J1909-3744进行分析。我们的发现表明，所有三种标定方法都优于不进行极化标定的情况，显著提升了计时精度。此外，在三种标定方法中，IFA方法通常能提供针对GBT接收器系统观测的脉冲星计时分析的最佳结果。我们将IFA方法性能较差的MEM和METM方法的较差表现归因于参考噪声二极管与接收器耦合的潜在不稳定性以及参考脉冲轮廓的时变。
引用
@article{arxiv.2406.13463,
title = {Exploring pulsar timing precision: A comparative study of polarization calibration methods for NANOGrav data from the Green Bank Telescope},
author = {Lankeswar Dey and Maura A. McLaughlin and Haley M. Wahl and Paul B. Demorest and Zaven Arzoumanian and Harsha Blumer and Paul R. Brook and Sarah Burke-Spolaor and H. Thankful Cromartie and Megan E. DeCesar and Timothy Dolch and Justin A. Ellis and Robert D. Ferdman and Elizabeth C. Ferrara and William Fiore and Emmanuel Fonseca and Nate Garver-Daniels and Peter A. Gentile and Joseph Glaser and Deborah C. Good and Ross J. Jennings and Megan L. Jones and Michael T. Lam and Duncan R. Lorimer and Jing Luo and Ryan S. Lynch and Cherry Ng and David J. Nice and Timothy T. Pennucci and Nihan S. Pol and Scott M. Ransom and Renée Spiewak and Ingrid H. Stairs and Kevin Stovall and Joseph K. Swiggum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13463},
year = {2024}
}
备注
21 pages, 6 figures, 1 table, Accepted for Publication in Astrophysical Journal