毫秒脉冲星时间尺度及钟模型的研究

毫秒脉冲星时间尺度及钟模型的研究

论文摘要

脉冲星是高速自转的中子星,有着极其稳定的自转周期,尤其是毫秒脉冲星,毫秒脉冲星周期的稳定性之高,是自然界中可与量子频标相媲美的一种天然频率源,是无须维护的天然的时钟,是可望和地面原子时系统进行比对的频率标准。毫秒脉冲星固有的内部扰动很小,自转十分稳定,对毫秒脉冲星脉冲到达时间的测量成为一项重要的观测研究,为建立独立的脉冲星时间标准提供了可行性。本文概述了脉冲星的基本属性,探讨了脉冲星计时观测过程,重点研究了毫秒脉冲星时间尺度、脉冲星钟和综合脉冲星时,结果表明,毫秒脉冲星相对于普通脉冲星而言,更适合用于计时与导航应用。利用俄罗斯普西诺射电天文台关于脉冲星Geminga的低频计时观测资料,研究并分析其射电脉冲信号,并与以往结果比较和讨论。简要探讨了脉冲星计时处理软件Tempo2在残差拟合前的去噪过程,以及残差拟合和分析方法,通过模拟时间尺度经Tempo2处理后的结果,分析研究该处理方法对建立标准脉冲星时间尺度的影响。研究了脉冲星钟模型建立的方法,并利用最新的预报软件Polyco对毫秒脉冲星J1857+0943进行了12h的脉冲到达相位和脉冲星自转频率预报,对其最新历表的有效历元起止时间两端进行分区间段预报,讨论了钟模型预报的精度,验证了毫秒脉冲星自转频率的漂移,并作出误差分析。利用澳大利亚国家望远镜中心PARKES射电天文台的四颗毫秒脉冲星约十年的计时观测资料,首次使用大于2颗的脉冲星实测数据建立了综合脉冲星时,评估了其稳定度,并与相关原子时时间尺度进行比较分析,讨论了改进综合脉冲星时的多种因素,及综合毫秒脉冲星时间尺度未来的应用价值和意义。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 历史背景介绍
  • 1.2 国内外研究现状及相关领域研究成果
  • 1.3 论文结构与内容安排
  • 第二章 脉冲星计时与时间尺度
  • 2.1 脉冲星概述
  • 2.2 脉冲星计时观测简介
  • 2.3 毫秒脉冲星计时
  • 2.3.1 毫秒脉冲星简介
  • 2.3.2 毫秒脉冲星计时原理
  • 2.4 GEMINGA 射电脉冲信号搜寻
  • 2.5 毫秒脉冲星时间尺度及其应用
  • 2.6 结论
  • 第三章 脉冲星计时处理方法对时间尺度影响的研究
  • 3.1 TEMPO2 简介
  • 3.2 TEMPO2 对脉冲星时间尺度的处理
  • 3.2.1 Tempo2 拟合前的去噪过程简介
  • 3.2.2 残差拟合和分析方法
  • 3.2.3 模拟时间尺度经Tempo2 处理后的结果分析与讨论
  • 3.3 结论
  • 第四章 脉冲星钟模型的建立及时间预报
  • 4.1 脉冲星钟模型
  • 4.1.1 模型拟合产生自转参数
  • 4.1.2 构建钟模型
  • 4.2 由脉冲星钟模型预报脉冲星时间
  • 4.2.1 解析式预报法
  • 4.2.2 钟模型预报法
  • 4.3 预报后的误差分析
  • 4.4 脉冲星时间预报的应用
  • 4.5 结论
  • 第五章 综合脉冲星时
  • 5.1 脉冲星的选择
  • 5.2 综合脉冲星时
  • 5.3 稳定度比较
  • 5.3.1 存在gap 的脉冲星稳定度处理方法
  • 5.4 改进综合脉冲星时的因素分析
  • 5.5 综合脉冲星时的应用
  • 5.6 结论
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 硕士期间成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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