高精度脉冲星计时中星际色散变化的测量与校正

射电脉冲星的信号因星际等离子体中的色散而呈现波长相关的延迟。在典型观测波长下，该延迟在五年时间尺度上可能变化数十微秒，远超脉冲星计时阵列所关注的信号（如引力波背景引起的信号）。测量这些延迟变化不仅对探测此类信号至关重要，而且提供了对au尺度上湍流星际等离子体的无与伦比的测量。在本文中，我们证明如果不考虑与波长无关的红噪声，用于校正星际色散的“简单”算法会衰减脉冲星计时阵列所关注的信号。我们提出了一种稳健的校正方法，并通过仿真验证，将其应用于帕克斯脉冲星计时阵列的观测。色散变化的校正以增加带限白噪声为代价。我们讨论了调度以最小化这种额外噪声，以及闪烁等可能加剧问题的因素。与闪烁测量的比较证实了先前的结果：星际介质中电子密度变化的谱指数通常比预期更陡。我们还发现PSR J1603-7202的色散测量值在大约250天内发生了约$2\times10^{-3}\ \mathrm{cm}^{-3}\mathrm{pc}$的离散变化。我们推测这与在其他源中看到的“极端散射事件”有相似的起源。此外，我们发现四颗脉冲星显示出与波长相关的周年变化，表明在au空间尺度上存在持续的电子密度梯度，这是此前未曾报道过的。