脈衝星時間噪聲研究

《脈衝星時間噪聲研究》是依託華中科技大學，由龔碧平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脈衝星時間噪聲研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔碧平
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

自1980年被發現以來脈衝星時間噪聲一直是一個未解決的問題。該問題不僅在純科學的層面，也在利用脈衝星到達時間檢驗基本物理及脈衝星導航方面有重要意義。時間噪聲最重要的特徵是其準周期性。我2005年提出準周期性源自脈衝星在其隱藏伴星的長期相作用下的附加時間延遲。以這個自然的準周期模型,我們2006-2012年擬合了數個脈衝星的時間噪聲和脈衝輪廓的準周期性變化。我們預期的軌道周期一般為10-40分鐘，考慮白矮星雙星系統HM Cancri 的5.4分鐘的軌道周期，脈衝雙星的這個軌道周期範圍並不奇怪。我們將要進行的研究分為兩個方面。一是對我們的模型進行更加系統細緻的研究;二是申請Parkes和Arecibo觀測時間對一批候選源進行覆蓋數個軌道周期的單脈衝觀測，以直接檢驗這些源的雙星特性。該項研究也將為我國已建在建和將建的望遠鏡,如上海65米,FAST等上進行相應的觀測積累經驗。

結題摘要

我們研究項目的核心是探索脈衝星時間噪聲的物理機制。針對一顆被認為是單個脈衝星的PSR B0919+06，我們先以雙星系統的軌道自旋耦合效應來擬合其準周期性時間噪聲。模型預期該脈衝星可能是軌道周期為15分鐘的雙星。為檢驗雙星預言，我們申請並獲得了305米射電望遠鏡Arecibo的2個多小時的單脈衝觀測來檢驗預期的軌道調製。我們原計畫一次模擬一次觀測可以解決問題。但是單脈衝觀測得到的結果顯示出尖銳的準周期性時間移動。考慮這樣的緻密雙星系統上起潮力將會擾亂正常的軌道調製。我們結合天體力學的攝動理論與脈衝星到達時間模型得到了起潮力作用下的雙星軌道調製的數值結果，成功重現了PSR B0919+06 單脈衝觀測的主要特徵（包括類似地-月系統的半月潮特徵）。再進一步，為檢驗我們預期的PSR B0919+06 的白矮星伴星是否存在，我們申請並獲得了西班牙4.2米WHT光學望遠鏡的觀測來認證伴星的光學對應體。由於這顆脈衝星的自行較大，其長基線觀測，脈衝星timing觀測，X-射線觀測， 以及我們的光學觀測給出的位置尚有2角秒的誤差，我們目前還不能完全肯定已經找到預期白矮星的光學對應體。在本基金支持下我們4年來的艱苦努力進行了兩種模擬和兩鐘觀測超出了我們之前的預期。我們的研究工作開闢了一條脈衝星時間噪聲研究的新路，不僅提出了新的時間噪聲起源模型， 而且提供了一種新的緻密雙星的搜尋方法。 找到新的緻密雙星不僅作為引力波源對引力波研究有重要意義， 還為檢驗強引力場下的基本物理提供了實驗室。 在套用層面，模擬並扣除時間噪聲對脈衝星導航，脈衝星時間標準也有重要意義。另外我們還利用我國天馬65米射電望遠鏡和FAST對該脈衝星進行了觀測， 有望在我國的大型天文儀器上做出有特色的研究工作。