对无线电脉冲星进行高精度计时观测的首选频段ITU.doc

ITU-R
为精确计时对脉冲星进行的无线电观测
(ITU-R 第205/7号课题)
(2007年)
范围
本报告的研究项目是,利用毫秒脉冲星高精度计时无线电观测构建和保持新的基于脉冲星的天文时标。从事这项工作无须修改《无线电规则》(RR)。
1 引言
脉冲星被认为是具有强大磁力且高速旋转的中子星。,直径约20公里,。脉冲星显然具有巨大的惯性矩和转动能量储备,因此可以被看作太空“飞轮”,其稳定旋转周期可用于精确天文计时[1977年,Manchester 和 Taylor]。1993年,国际电联确认了脉冲星精确计时的潜在用途,并通过了ITUR第205/7号课题和题为“基于脉冲星计时的时标”的ITU-R第99号意见(2003年)。
作为规律性无线电脉冲源的脉冲星,其“寿命”可达上亿年甚至几十亿年。目前有两组著名的脉冲星,第一组通常是独立个体,。第二类是高速旋转的脉冲星,通常处于双恒星系,即所谓“毫秒”脉冲星, 毫秒。目前已知的这类星系已超过100个。据认为,毫秒脉冲星是伴星的质量依附于中子星之后形成的,并因此成为磁场约达104 T (108 G)反加速老脉冲星。
密近双星系的脉冲星的轨道周期从几个小时至几个月不等。可通过高精度无线电计时观测确定其轨道参数。
ms,即微小的10–15 的不稳定性。其辐射损耗可以忽略不计,因此某些系统的旋转周期仅增加10–21 s/s(即1秒的XX分之一),并通常与时间呈线性比(2003年第二版ITU-R《射电天文手册》)。
此外,脉冲星非常适于向人类提供高度恒定的太空钟,能够生成新的基于脉冲星的天文时标,既有脉冲星时标(PT),也有动态脉冲星时标(DPT)–[1988年,Ilyasov、Kopeikin 和 Rodin Thus]。
脉冲星极高的旋转稳定性使人们能够采用独特技术增加脉冲星特性的信噪比–即“同步综合模式”,并在其中同时求出信号和脉冲星周期之和。
澳大利亚、法国、德国、日本、荷兰、俄联邦、英国以及美国的无线电观测站,正在实施脉冲星精确计时计划。
2 对无线电脉冲星进行高精度计时观测的首选频段
目前用于脉冲星观测的频率十分广泛,从10 MHz直至40 GHz。射电天文观测大致能够达到的噪声水平,主要是通过银河背景辐射在米波长范围内确定的,不过在较高频率上,接收机噪声在总噪声中占主导地位。银河背景的亮度温度从大约100 MHz 频率的数千kelvins (K)下降至1 GHz 的1-10 K,并显示通量密度为
S ( f ) ¥ f –a
。
另外,脉冲星的通量密度根据约为2(平均值)的频谱指数随频率下降。对于110 GHz频段的接收机而言,脉冲星接收机前置放大器的噪声温度为10 K。因此在利用脉冲星进行高精度计时的时候, GHz范围内的情况获得最佳信噪比。[1999年,Ilyasov 等]。
信噪比随接收机带宽的增加而提高:Df 带宽的观察灵敏度增益与成正比。众所周知,脉冲星的脉冲是通过星际介质色散传播的,致使由此产生