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脈衝星和中子星/脈衝輪廓

來自華夏公益教科書

單個脈衝

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摺疊輪廓

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對於觀察到的(即在望遠鏡中測量的)脈衝的良好模型,可以將單個脈衝序列摺疊以形成摺疊輪廓。離線軟體包(例如,dspsr、sigproc 和 presto)存在,可以將現有的搜尋模式時間序列摺疊起來。大多數進行脈衝星觀測的觀測站也提供後端儀器,可以在觀測過程中摺疊資料。為了解釋預測的脈衝相位中出現的微小誤差,通常只摺疊一個較小的時間段(例如,1 分鐘),然後將這些資料記錄到檔案中。每個段稱為子積分。對於每個子積分,記錄了多個觀測頻率通道。對於每個頻率通道,系統記錄每個可用極化的脈衝輪廓。脈衝輪廓只是摺疊的脈衝形狀(因此 x 軸可以用相位從 0 到 1 來表示 - 在時間上對應於脈衝星的週期)。每個輪廓被分成多個相位 bin。現代後端儀器可以記錄數千個相位 bin。

示例摺疊輪廓

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來自 PULSE@Parkes 外聯專案的 PSR J1717-4054 的示例摺疊輪廓。

在圖中,我們提供了一個來自 PULSE@Parkes 外聯專案的 PSR J1717-4054 的示例摺疊脈衝輪廓。頂部面板顯示了脈衝輪廓。請注意,對於大多數脈衝相位,輪廓只是噪聲。實際的脈衝是在脈衝相位 0.8 附近觀察到的。在這種情況下,脈衝的位置是任意的,但後端儀器通常使用脈衝星計時模型將脈衝放在相位 0 處。中央面板顯示了單個子積分(從繪圖底部的時刻 0 開始,向上增加)。在這種情況下,脈衝輪廓幅度使用顏色標尺顯示。這顆脈衝星是間歇脈衝星。請注意,脈衝星在觀測結束時不可探測,但在結束前又“開啟”。底部繪圖顯示了脈衝(在顏色標尺中),作為相位 (x) 和觀測頻率 (f) 的函式。請注意,脈衝在頻率上是分散的。

此圖還演示了以下內容

  • 寬頻脈衝 RFI 在頻率-脈衝相點陣圖中大約脈衝相位 0.3 處顯示為垂直線(在其他脈衝相位處可以看到更弱的 RFI)
  • 在頻帶邊緣,靈敏度會降低。對於使用 Parkes 望遠鏡進行的觀測,通常會移除頻帶邊緣的 5% 訊號。
  • 脈衝輪廓通量以任意單位表示。為了轉換為 Jy,必須進行通量校準程式。

摺疊輪廓引數化

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Dai 等人(2015 年)發表了一組毫秒脈衝星的偏振輪廓。他們的分析基於對斯托克斯引數(I、Q、U 和 V)的測量。斯托克斯 V 被定義為,使用 IEEE 慣例。

  • 首先使用斯托克斯 I 輪廓確定基線區域
  • I、Q、U 和 V 輪廓的基線分別設定為零均值
  • 線性偏振是根據計算的。
  • 上面的表示式會導致噪聲偏差。Everett & Weisberg (2001) 描述瞭如何消除這種偏差。Yan 等人 (2011) 描述了 |V| 中的類似偏差。
  • 線性偏振的位置角 (PA) 參考觀測頻帶的中心,並使用以下公式計算:。在 Dai 等人 (2015) 中,這種 PA 僅線上性偏振超過基線均方根 (rms) 噪聲水平四倍時計算。
  • PA 角的誤差估計如 Everett & Weisberg (2001) 所述。

脈衝輪廓銳度

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Cordes & Shannon (2010) 和 Shannon 等人 (2014) 展示瞭如何測量輪廓的銳度(假設輪廓已歸一化為具有 1 的峰值強度)

其中 是輪廓的相位解析度(以時間單位表示)。

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