WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 |

Прецизионная астрометрия пульсаров в присутствии низкочастотных шумов

-- [ Страница 14 ] --

В предыдущем разделе были рассмотрены практические применение формул (3.57), (3.89) и приведённых в таблице 3.2 на примере пульсаров PSR B1620-26 и B1822-09. Решение, полученное для пульсара B1620-26, полностью совпадает с решением из работ (Joshi, Rasio, 1997, Thorset et. al., 1999). Решение в рамках теории гравитационных возмущений, действующих на пульсар B1822-09, является новым, и оно гораздо лучше объясняет наблюдаемый ход остаточных уклонений МПИ. При этом гиперболическое решение возможно, если пульсар находится, например, в шаровом скоплении, состоящем из звёзд малой светимости, и поэтому ненаблюдаемом с Земли. В этой связи были исследованы окрестности этого пульсара на предмет поиска такого скопления. На рисунке 3.9 приведена карта окрестностей пульсара, взятая из Digitized Sky View (http://skyview.gsfc.nasa.gov). На угловом расстояниии 3” от пульсара находится звездообразный объект 18m звёздной величины. В линейной мере это соответствует 1.5 102 пк. Таким образом, если это не случайное совпадение вдоль луча зрения, то можно предположить гравитационную связь пульсара и объекта. К сожалению, никакой другой информации об окрестностях этого пульсара не имеется.

Рис. 3.8: Остаточные уклонения пульсара PSR 1822-09 и производные частоты вращения для эллиптической орбиты. Точками показаны наблюдательные данные, сплошной кривой - теоретические расчёты. Для наглядности показано два периода. Хорошо видно, что в рамках эллиптического движения наблюдается плавное изменение периода с последующей его стабилизацией. Изменение периода соответствует прохождению пульсара вблизи перицентра, постоянный период соответствует участку орбиты около апоцентра. Использованы те же обозначения, что и в предыдущем рисунке.

Рис. 3.9: Карта окрестностей пульсара PSR B1822-09. Крестом обозначено положение пульсара.

3.5 Выводы к главе 1. Выведены формулы хронометрирования пульсара, возмущаемого массивным телом, пролетающим по гиперболической, параболической и эллиптической орбите. Для гиперболической и параболической орбит это сделано впервые.

2. Выведенные формулы использованы для возможного объяснения наблюдаемых у пульсаров PSR 1620-26 и PSR 1822-09 долгопериодических вариаций МПИ и спонтанных изменений вращательной частоты.

3. Оценены орбитальные параметры, массы, прицельное расстояние и скорость сближения (для пульсара PSR 1822-09) возмущающих тел.

4. На основе выведенных формул хронометрирования рассчитан спектр мощности остаточных уклонений МПИ, который оказался совпадающим со спектром окрашенных шумов и имеет вид 1/f n, где n = 2, 3, 4,....

5. Показано, что, анализируя наклон и амплитуду спектра мощности, также можно вывести среднестатистические орбитальные параметры возмущающих тел.

Глава Перспективы развития Представляется крайне желательным в будущем проводить регулярные астрономические наблюдения избранных пульсаров с различных точек зрения: астрофизической, астрометрической, метрологической. При этом выбор пульсаров должен, конечно же, зависеть от цели исследования. В значительной мере регулярное хронометрирование пульсаров проводится рядом радиоастрономических обсерваторий. В этой связи хотелось бы в качестве перспективы иметь возможность анализировать данные из различных обсерваторий, представленных в некотором унифицированном формате. Начало этому уже положено в работе (Lorimer, 1998).

Хочется отметить возможность использования пульсаров для навигационных целей в космосе, по аналогии с тем, как это делается с помощью навигационных спутников. Пульсары созданы самой природой в качестве высокоточных стандартов частоты. Имея на борту космического аппарата как минимум три антенны, направленные на навигационные пульсары, и счётчик импульсов, можно по интегральному допплер - эффекту с очень хорошей для космических масштабов точностью измерять положение космического аппарата относительно барицентра Солнечной системы.

4.1 РСДБ-наблюдения сети реперных пульсаров РСДБ - наблюдения пульсаров – независимый от хронометрирования высокоточный метод определения координат пульсаров. Потенциальная точность РСДБ - измерений достаточно высока и достигает 104 угловой секунды при условии оптимальной программы наблюдений, конфигурации базы и учёта влияния ионосферы и тропосферы. В данной диссертации описаны измерения, проводимые на однобазовом интерферометре Калязин - Кашима. Присоединение ещё одного пункта к имеющимся двум позволит более экономно распоряжаться наблюдательным временем. В этом случае для источников с высоким склонением уже не потребуется поворот базы на 90, а достаточно будет относительно короткого промежутка времени.

Периодические наблюдения избранных пульсаров, по возможности равномерно рапределённых по небесной сфере, устанавливают кинематическую систему отсчёта, как описано во введении к данной работе. Так как её точность зависит от точности определения собственных движений пульсаров, то требуются повторные наблюдения для лучшего уточнения этой величины.

4.2 Хронометрирование двойных пульсаров Как показано в главе 2 двойные пульсары являются подходящими индикаторами наличия или отсутствия коррелированных шумов в спектрах мощности остаточных уклонений МПИ. Одним из источников такого шума являются гравитационные волны, имеющие спектр мощности 1/f 5, где f - частота. Как уже было сказано, для обнаружения гравитационных волн нужны пульсары с большим отношением Pb2 /x, что соответствует широким системам с маломассивным компаньоном. Кроме наличия таких систем необходимо их регулярное наблюдение, так как только имея богатый статистический материал можно действительно попытаться измерить тонкие эффекты воздействия гравитационных волн.

Что касается шкалы времени BPT, то её стабильность действительно может превосходить стабильность обычной атомной шкалы на очень длительных промежутках времени 102 103 лет. Наблюдая одновременно несколько двойных пульсаров, можно вывести ”средневзвешенную” шкалу, как это делается в метрологии.

4.3 Наблюдения пульсаров в шаровых скоплениях Пульсары в шаровых скоплениях представляют интерес в первую очередь с астрофизической точки зрения, т. к. ускорение пульсара в гравитационном поле скопления не позволяет рассматривать такой пульсар как высокостабильный с хорошо предсказываемой вращательной фазой. Однако, наличие производных частоты вращения позволяет, в свою очередь, исследовать структуру гравитационного поля скопления, распределение массы внутри скопления и, таким образом, позволяет рассматривать пульсары в шаровых скоплениях как своеобразные зонды.

Заключение Высокоточные астрометрические и радиофизические наблюдения пульсаров являются мощным средством исследования физики магнетосферы пульсаров, их кинематики, окрестностей пульсаров с точки зрения их гравитационного взаимодействия с другими телами, физики межзвёздной среды, гравитационного фона во Вселенной, связи различных систем небесных координат, построения долговременных высокостабильных астрономических шкал времени и, в конечном итоге, построения пространственно-временной системы отсчёта. Пульсары являются, таким образом, уникальными объектами, которые позволяют использовать их в совершенно различных областях науки.

Так как наблюдения пульсаров проводятся на длительных промежутках времени, то экспериментальные данные сильно подвержены искажающему влиянию долговременных факторов, таких, например, как стохастический фон гравитационных волн, вариации меры дисперсии, гравитационные возмущения от близко пролетающих тел, несовершенство планетных эфемерид, флуктуации земной ионосферы, тропосферы и др. По этой причине весьма важной становится задача адекватного учёта такого рода низкочастотных возмущений.

В одночастотных РСДБ-наблюдениях основным искажающим фактором является ионосфера. Вариации полного содержания электронов (TEC) в ионосфере проиходят с периодом один день. Ошибка в координатах радиоисточника приводит к модуляции групповой задержки с периодом также один день. Таким образом, имеется сильная корреляция между поправкой координат радиоисточников и величиной TEC. Если не учитывать воздействие на групповую задержку ионосферы, которая может рассматриваться в данном примере как коррелированная помеха, то получить правильные координаты радиоисточников представляется затруднительным.

В наблюдениях моментов приходов импульсов пульсаров коррелированные шумы проявляют себя в полной своей мере, значительно зашумляя МПИ пульсаров. Тем не менее, в данной ситуации с вредным влиянием низкочастотных шумов в значительной степени удаётся справиться путём использования более адекватной модели при подгонке пульсарных параметров методом наименьших квадратов. В качестве модели может использоваться, например, ряд Фурье. При подгонке остаточных уклонений МПИ пульсаров таким рядом необходимо включать в него член с периодом один год. Тогда зная косинус- и синуссоставляющие этого члена, можно вывести поправку координат исследуемого пульсара.

Если рассматривать пульсары как астрономические часы, т. е. с точки зрения исследования стабильности их периода, то и здесь необходимо очень тщательно исследовать влияние коррелированных низкочастоных шумов на точность определения пульсарных параметров. При данном рассмотрении нужно учесть, что низкочастотные шумы имеют спектр мощности, который описывается законом f n, n = 1, 2, 3,.... Иногда приходится применять линейную комбинацию этих величин. Корреляционная функция, которая соответствует спектрам мощности данного вида и представляет собой возрастающую по модулю функцию времени (см. таблицу 2.1), входит в выражения для дисперсий оцениваемых параметров и тем самым приводит к тому, что с возрастанием интервала времени дисперсии оценок начинают расти. Данный вывод особенно важен для предсказания того, как поведут себя дисперсии вращательной и орбитальной частоты пульсара с увеличением временнго интервала наблюдений. Детальный анализ поведения этих дисперсий в зависимости от интервала наблюдений показал (см. главу 2), что величина относительной стабильности орбитальной частоты v может быть меньше по сравнению с величиной относительной стабильности вращательной частоты y на относительно длительном интервале наблюдений (несколько сотен или тысяч лет).

Исследование свойств низкочастотных шумов позволяет сделать вывод, что для адекватного учёта их воздействия на оцениваемые параметры нужно использовать более продвинутые вычислительные алгоритмы, которые используют более полную модель редукции и учитывают корреляционные свойства шума.

В качестве конкретного примера того, как из низкочастотого шума можно извлечь астрофизическую информацию, можно привести вычисления гравитационных возмущений, действующих на пульсар от близко пролетающего тела. Такое воздействие будет, в частности, проявляться в наличии во вращательной фазе пульсара производных частоты высокого порядка. Для некоторых пульсаров уже измерены производные частоты вращения по пятую включительно. Это позволяет восстановить некоторые орбитальные параметры, наблюдая пульсар в течение доли орбитального периода. Если рассматривать гравитационные возмущения такого рода как дробовой шум, то представляется возможным теоретически вывести спектр мощности с тем, чтобы впоследствие сравнить его с наблюдаемыми спектрами пульсарных шумов и сделать вывод об их природе.



Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 |
 


Похожие материалы:

« Абунин Артм Анатольевич ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОРБУШ-ЭФФЕКТОВ И ИХ СВЯЗЬ С СОЛНЕЧНЫМИ, МЕЖПЛАНЕТНЫМИ И ГЕОМАГНИТНЫМИ ВОЗМУЩЕНИЯМИ Специальность 01.03.03 – Физика Солнца Диссертация на соискание учной степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Белов А.В. Москва – 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Введение Глава 1. Обзор современного состояния исследований Форбуш-эффектов. Средства и методы изучения вариаций галактических космических лучей . ...»

«Куприянов Владимир Викторович Численно-экспериментальное исследование вращательной динамики спутников планет 01.03.01 – Астрометрия и небесная механика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н. Шевченко Иван Иванович Санкт-Петербург – 2014 Оглавление Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Глава 1. Исторический обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Численное ...»

« Гожа Марина Львовна НАСЕЛЕНИЕ РАССЕЯННЫХ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИКИ 01.03.02 – астрофизика и звездная астрономия Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор В.А. Марсаков Ростов-на-Дону – 2014 2 Оглавление Введение………………………………………………………………………………. 5 Глава 1. Неоднородность населения рассеянных звездных скоплений в Галактике…………………………………………………………………………. 20 1.1 ...»

«ЧАЗОВ Вадим Викторович РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук Специальность 01.03.01. Астрометрия и небесная механика Москва – 2012 Содержание 1 Содержание Предисловие 7 1 Постановка задачи 17 1.1 Стандартные соглашения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1 Системы отсчёта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.2 ...»

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»







 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.