基于脉冲星计时阵的背景引力波灵敏度曲线研究

发布时间：2021-03-27 17:55

　　脉冲星计时阵（PTA）的主要目的之一是探测各向同性、随机的引力波背景（GWB）,为了研究历表、参考时等引起的误差是否会对PTA探测GWB带来影响,以及影响的大小和程度,我们开展了基于脉冲星计时阵的背景引力波灵敏度曲线研究,其中包括三项研究工作:研究太阳系行星历表、参考时、脉冲星数量和观测时长对脉冲星计时阵在探测随机背景引力波灵敏度曲线的影响。我们首先研究并改进了积分灵敏度曲线的计算,我们发现在PTA最灵敏的频段处,不同的积分步长会导致灵敏度曲线存在差异,过大的积分步长会高估灵敏度曲线。当积分步长的值足够小时,积分灵敏度曲线将收敛到稳定状态。对于模拟计时数据,我们首先讨论了脉冲星计时中三种不同参考原子时标对积分灵敏度曲线的影响,结果表明,当选择TT（BIPM2018）作为参考时间标度时,灵敏度曲线最低点可至1.5 × 10-12,比使用TT（TAI）时标时提高了约三倍。其次,我们分析了不同版本的DE历表的影响。基于DE200的灵敏度曲线最低点约2 × 10-10,比基于DE405的灵敏度曲线差2个数量级,基于DE436的结果与基于DE405的结果非常接近,均在1.5 × 10-12左右。... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要缩写和名词释义
第1章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 脉冲星和毫秒脉冲星
        1.1.2 广义相对论及其检验
        1.1.3 引力波对脉冲信号的到达时间的影响
        1.1.4 背景引力波下的脉冲星计时残差
        1.1.5 脉冲星计时阵列
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究的意义及目的
    1.4 内容结构与论文安排
第2章 脉冲星计时分析
    2.1 测量脉冲到达时间
    2.2 脉冲星计时过程
    2.3 脉冲星计时软件TEMPO2
第3章 脉冲星计时阵对GWB的探测
    3.1 背景介绍
    3.2 GWB特性
        3.2.1 GWB谱
        3.2.2 统计假设
        3.2.3 期望值
        3.2.4 观测限制
    3.3 GWB探测原理及方法
    3.4 引力波积分灵敏度曲线原理
    3.5 脉冲星数量和观测时长对引力波灵敏度曲线的影响
        3.5.1 真实观测数据分析
        3.5.2 结论
第4章 太阳系历表误差对GWB灵敏度曲线的影响
    4.1 背景介绍
    4.2 模拟数据分析
    4.3 真实观测数据分析
    4.4 结论
第5章 参考时误差对GWB灵敏度曲线的影响
    5.1 国际原子时对GWB探测灵敏度的影响
        5.1.1 背景介绍
        5.1.2 模拟数据分析
        5.1.3 真实观测数据分析
    5.2 地方原子时TA（NTSC）对GWB探测的影响
        5.2.1 背景介绍
        5.2.2 模拟白噪声为100ns时的情况
        5.2.3 模拟白噪声与真实数据计时残差RMS相同的情况
        5.2.4 真实观测数据分析
    5.3 结论
第6章 总结与展望
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用综合脉冲星时实现地球时[J]. 张彩红,刘经南,聂桂根,程炜为.  武汉大学学报(信息科学版). 2017(05)
[2]Imprints of relic gravitational waves on pulsar timing[J]. Ming-Lei Tong,Yong-Heng Ding,Cheng-Shi Zhao,Feng Gao,Bao-Rong Yan,Ting-Gao Yang,Yu-Ping Gao.  Research in Astronomy and Astrophysics. 2016(03)



本文编号：3103940