Pulsar-timing möjliggör de mest stränga testerna av fundamental fysik. Genom att övervaka pulstiderna för ankomst (ToAs) för en ensemble av stabila millisekundpulsarer (MSP), känd som en pulsar timing array (PTA), är det möjligt att detektera nanohertz gravitationsvågor (GWs). Framgången med GW-detektering med PTA:er kräver högsta möjliga timingprecision.
Timingprecisionen för en pulsar begränsas av många brusbidrag, inklusive de som introduceras av själva pulsaren, det interstellära mediet längs siktlinjen och mätprocessen. På korta tidsskalor domineras bruset vanligtvis av vitt brus, vilket inkluderar radiometerbrus, jitterbrus och scintillationsbrus.
I en studie publicerad i The Astrophysical Journal , Wang Shuangqiang vid Xinjiang Astronomical Observatory (XAO) vid den kinesiska vetenskapsakademin och samarbetspartners använde data som erhölls från Five-hundra meter Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) för att genomföra en studie av vitt brus i MSP.
Forskarna presenterade mätningar av radiometerbrus, jitterbrus och scintillationsbrus för 12 MSP:er som ingår i provet International Pulsar Timing Array.
De fann att olika pulsarer visar olika nivåer av jitterbrus. Bidraget från scintillationsbrus är sannolikt försumbart, och jitterbrus är större än radiometerbrus, vilket gör det till den dominerande komponenten i vitt brus. Därför är det viktigt att dämpa jitterbruset för att detektera GW.
Vidare utförde forskarna en ny metod, nämligen matrismallmatchning, som genererar ToAs genom att använda alla fyra Stokes parametrar snarare än bara Stokes I, för att mildra jitterbruset.
De fann att jitterbruset kan reduceras i intervallet 6,7 % till 39,6 % genom att använda denna metod. Därför är matrismallmatchning en värdefull metod för att förbättra timingprecisionen i pulsarer.
I framtiden kommer den här metoden att tillämpas på ett stort dataset av MSP:er med FAST.
Mer information: S. Q. Wang et al, Pulse Jitter and Single-pulse Variability in Millisecond Pulsars, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad217b
Journalinformation: Astrofysisk tidskrift
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
