脉冲星 timing 方法用于评估色散度时间序列
高能天体物理现象
2024-10-30 v1
摘要
射电脉冲星允许研究离子化星际介质及其色散效应，这是利用脉冲星寻找引力波时的主要噪声来源。本文比较了三种常用方法的功能与可靠性，以评估脉冲星 timing 数据中星际传播效应的时变测量。我们在低观测频率(100-200 MHz)下进行大量仿真，通过注入具有幂律谱和白噪声的长期相关噪声过程，来评估以下三种缓解方法的鲁棒性、准确性和精确性：时段(epochs-wise, EW)色散度测量；DMX 方法对色散度进行同时、分段拟合；以及 DMGP 方法通过贝叶斯分析方法使用高斯过程建模色散变化。随后我们评估输入信号是否可靠重建，以及各方法如何应对色散性长周期噪声的存在。所有方法在色散性长周期噪声被建模后表现良好。最精确的方法是 DMGP，其次是 DMX 和 EW；而最准确的方法是 EW，其次是 DMX 和 DMGP。我们还测试了不同情景，包括 L 带到达时间(ToAs)的仿真和真实 DM 注入，结果基本一致。鉴于本次仿真的性质和我们的范围，我们认为 EW 是研究银河离子化介质最可靠的方法。未来工作需要通过更真实的仿真来确认这一结果。我们指出，DM GP 和 DMX 似乎在消除长期相关噪声方面表现最佳，因而对于引力波研究具有优势。然而，仍需进行脉冲星阵列实验的完整仿真，以支持这一解释。
关键词
引用
@article{arxiv.2410.22170,
title = {Pulsar timing methods for evaluating dispersion measure time series},
author = {F. Iraci and A. Chalumeau and C. Tiburzi and J. P. W. Verbiest and A. Possenti and G. M. Shaifullah and S. C. Susarla and M. A. Krishnakumar and M. T. Lam and H. T. Cromartie and M. Kerr and Jean-Mathias Grießmeier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.22170},
year = {2024}
}