FAST望远镜首次发现毫秒脉冲星的jitter模式

发布单位:中国科学院国家天文台

  利用脉冲星计时阵探测纳赫兹引力波是目前天文学领域的热点前沿,理解其中的计时噪声并且提高计时精度会极大提高探测纳赫兹引力波的能力。

  近日,中国科学院国家天文台博士研究生冯毅及其导师李菂研究员和来自澳大利亚联邦科学与工业研究组织的George Hobbs博士领导的团队,利用FAST(500米口径球面射电望远镜)发现了脉冲星计时阵中的毫秒脉冲星J1022+1001的jitter噪声(计时噪声的一种)模式,是利用FAST更好理解毫秒脉冲星的jitter噪声的第一步,也表明FAST具有更好地探测纳赫兹引力波的潜力。

  目前三个国际脉冲星计时引力波探测合作组织(PPTA、EPTA和NANOGrav)已经运行十年有余,而探测灵敏度几乎接近了“发现”的水平,未来极有可能在五年内获得重大突破。理解脉冲星计时阵中的计时噪声并且提高计时精度会极大的提高探测纳赫兹引力波的能力。FAST是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜,降低脉冲星计时阵中的毫秒脉冲星的jitter噪声能显著提高FAST探测纳赫兹引力波的能力。利用FAST灵敏度高的巨大优势,冯毅等人通过分析J1022+1001的单脉冲,首次发现了毫秒脉冲星的jitter噪声的模式。如图所示,J1022+1001的单脉冲的计时残差分为三层,表明了jitter噪声具有模式。进一步的分析和利用这种jitter模式,有望提高脉冲星计时阵的计时精度,从而加速纳赫兹引力波的探测。这标志着FAST具有更好地探测纳赫兹引力波的潜力,期待FAST在未来引领纳赫兹引力波领域,并取得重大突破。

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J1022+1001的其中一千个单脉冲的计时残差,计时残差是分层的,这颗毫秒脉冲星的jitter存在模式。左:使用标准模板。右:使用的模板是左图中的计时残差最负的一类单脉冲生成的。

  本工作已发表在《美国天体物理杂志》,文章链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd326

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)
500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)

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