500米口径球面射电望远镜工程(FAST工程)

脉冲星计时阵


  毫秒脉冲星自转频率具有很高的长期稳定度,被誉为自然界中最稳定的时钟。最近新发表的长期计时观测结果表明,某些毫秒脉冲星自转频率长期稳定度好于国际上一些实验室保持的原子时标准。至今,已先后发表脉冲到达时间ToA长期观测结果的还有毫秒脉冲星PSR  B1937+21、PSR  J1713+07和PSR  J1640+22等。根据脉冲星时(Pulsar Timing,PT)的特点和原子时(Atomic Time,AT)的现状及发展,毫秒脉冲星在时间标准中的可能应用主要是:
(1)  脉冲星与原子钟结合守时。毫秒脉冲星长期稳定度高,而原子钟具有较高的短期稳定度,二者结合守时有利于优势互补。由于毫秒脉冲星参与守时,可以在不增加守时原子钟数量的情况下改进原子时的长期稳定度。
(2)  建立并保持综合脉冲星时。从保持长期稳定度出发,采用合适的算法,由多颗毫秒脉冲星构成的综合脉冲星时,应该具有更高的长期稳定度。更重要的是,以毫秒脉冲星自转为基础的脉冲星时在原理和机制上完全不同于原子时,为独立地检测原子时误差提供了必要手段。高精度预报时间。毫秒脉冲星寿命长,其精确测定的计时模型具有较高可靠性,依此能对今后至少1年以内的时间做出高精度的预报,这是原子钟难以做到的。
  目前,世界上在继续进行脉冲星搜寻的同时,已有约10个脉冲星计时阵PTA先后投入工作。脉冲星计时阵不是指天线阵,它是使用一架射电天文望远镜对选定的一组10~20颗自转稳定度较高的毫秒脉冲星,按照规范的程序进行长期计时观测,用于建立脉冲星时间标准。PTA除了精确测定各毫秒脉冲星的独立参数外,能够依靠所观测的一组毫秒脉冲星自转长期稳定度独立地检测原子时的误差,因而有可能用PTA建立独立于原子时的脉冲星时间标准。FAST作为一个高精度的脉冲星计时阵,完全能够为这样科学目标的实现做出贡献。