WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 15 |

Прецизионная астрометрия пульсаров в присутствии низкочастотных шумов

-- [ Страница 3 ] --

Однако, этому способу присущи и недостатки: если мы захотим абсолютизировать координаты опорных радиоисточников, то мы натолкнемся на неопределенности во вращательном движении Земли, плюс к этому прямые восхождения радиоисточников определяются с точностью до произвольной постоянной, что также затрудняет определение постоянной прецессии. Ниже в данной работе излагается метод, который позволяет связать две системы координат динамическую, основанную на годичном обращении Земли вокруг Солнца, и квазарную, основанную на положениях удаленных, а потому почти неподвижных квазаров и радиогалактик, и тем самым найти положение точки вессенего равноденствия, которая по традиции является нуль-пунктом систем координат в астрономии, и наклон эклиптики к экватору.

Традиционный и наиболее прямолинейный и простой способ связать две системы координат заключается в сравнении положений небесных источников, наблюдаемых как в одной так и в другой системе координат (Маррей, 1986). Среди таких источников можно выделить пульсары (Федоров, 1986), которые имеют заметное преимущество в точности определения их координат по сравнению с другими объектами. Положение пульсаров определяется по вариациям времен прихода импульсов в течении года из-за движения Земли вокруг Солнца. По этой причине координаты пульсаров, выведенные из хронометрирования (тайминга), ассоциируются с эфемеридами, которые описывают орбитальные параметры Земли. Положения пульсаров в квазарной системе координат привязаны к далеким квазарам, поскольку именно они в настоящее время наилучшим образом задают ориентацию этой системы координат. Довольно точные наблюдения провели Bartel et al. (1985) и Gwinn et al. (1986). Они отнаблюдали пульсары с точностью около 4 миллиарксекунд (mas).

Работа (Bartel et al., 1985) носит демонстрационный харатер с целью показать возможности регистрационной системы Mark III для наблюдений пульсаров. В работе (Gwinn et al., 1986) ставилась задача определения также и параллаксов. Параллаксы были получены для двух относительно сильных и близких пульсаров с точностью 0.6 - 0.8 mas. Использовалась техника дифференциальных РСДБ наблюдений. Многими авторами РСДБ наблюдения пульсаров проводятся с целью определения их собственных движений. Собственные движения нужны для определения их пространственных скоростей, что, в свою очередь позволяет установить место их образования и связь с остатками сверхновых. В работе (Lyne et al., 1982) собственные движения определены для 26 пульсаров в среднем с точностью 1-10 mas/год. Использовалась не совсем традиционная техника дифференциальных РСДБ-наблюдений: пульсары наблюдались на относительно низкой частоте МГц в одной диаграмме направленности с опорными источниками. Это позволило почти полностью исключить влияние атмосферы и ионосферы. Подробно эта методика изложена в работе (Peckham, 1973).

Точные положения по таймингу были получены многими авторами (см работы: (Rawley et al., 1988), (Kaspi et al., 1994), (Matsakis, Foster, 1995)). V.M.Kaspi et al. в работе года делает обзор результатов хронометрования пульсаров PSR B1855+09, B1937+21 за и 8 лет соответственно. Точность определения координат и собственных движений 0. mas и 0.06 mas/год соответственно в системе планетных эфемерид DE200. Необычайная стабильность орбитального периода в системе PSR B1855+09 позволяет авторам положить ограничение на вековое изменение ньютоновской гравитационной постоянной G/G = (9 ± 18) 1012 год1. Далее в данной диссертации будет показано, что стабильность орбитального периода можно использовать для ведения новой независимой шкалы времени. Более подробно параметры двойной системы PSR B1855+09 разбираются в работе (Ryba et al., 1991). Определены массы пульсара и компаньона, которые оказались в хорошем согласии с теоретическими предсказаниями, основанными на физике нейтронных звезд и эволюционной модели B1855+09.

D.N.Matsakis et al. (1996) рассматривают возможность применения миллисекундных пульсаров для установления долговременной шкалы и квазиинерциальной системы координат. Этими авторами делается вывод, что пока вклад в земные шкалы времени двух наиболее долго наблюдаемых миллисекундных пульсаров PSR B1937+21 и B1855+09 является, по-видимому, минимальным, хотя они и могут оказаться полезными для ведения независимой шкалы времени на длительных интервалах времени и для выявления источника ошибок в атомных шкалах, которые иначе трудно выявить из-за конечной продолжительности жизни атомных стандартов.

Кроме инерциальной системы координат, для нужд современной науки требуется как можно более точная и стабильная шкала времени. Во всех теориях движения небесных тел в качестве аргумента присутствует эфемеридное время (ET). Ясно, что это время является идеальной конструкцией, и необходимо иметь практическую реализацию временной шкалы ET. До появления в конце 50-х годов ХХ века атомных часов единственной применявшейся шкалой времени для регистрации наблюдений на длительных промежутках было среднее солнечное (всемирное) время UT, основанное на суточном вращении Земли.

Точная реализация UT требует знания возмущающего внешнего момента, вызванного Луной и Солнцем, а также знания координат полюса вращения Земли (ПВЗ). Координаты ПВЗ определяются достаточно хорошо, и здесь принципиальных трудностей не возникает.

Изменчивость шкалы времени UT относительно шкалы, применявшейся для вычисления эфемерид тел Солнечной системы в соответствии с ньютоновой теорией тяготения, подмечена в конце XIX в. Ньюкомом и окончательно установлена в первой половине ХХ в.

Эта изменчивость вызывается приливным трением в системе Земля-Луна и приводит к вековому замедлению осевого вращения Земли и среднего углового движения Луны. Т. о., изменчивость UT привела к установлению шкалы эфемеридного времени, точно определяемого через параметры орбитального движения Земли.

Хотя всемирное время и не используется в качестве шкалы времени в астрономии, знание его остается необходимым, поскольку именно им определяется мгновенная ориентация Земли в пространстве, а астрометрические (и, в частности, РСДБ) наблюдения проводятся с Земли. В настоящее время изучение вариаций вращения Земли представляет непосредственный интерес для геофизики.

Для астрономических целей всемирное время (UT) заменено международным атомным временем (TAI), которое легко доступно пользователям по радио- и телеканалам. При введении TAI нуль-пункт его выбран так, чтобы получить для эпохи 1958, январь, 1 наилучшее согласование с всемирным временем, исправленным за сезонные флуктуации. Шкала атомного времени устанавливается в настоящее время Международным Бюро Времени (BIPM) в Париже сравнением группы цезиевых часов, находящихся в распоряжении организаций, расположенных вокруг всего земного шара. Фундаментальной единицей этой шкалы прнимается секунда СИ на уровне моря. Хотя официально шкала TAI введена в 1972 г., она фактически существует с 1955 г., когда BIH начало сравнивать всемирное время с атомной шкалой. В настоящее время можно считать эфемеридное время (ET) и TAI эквивалентными, если не считать постоянной разности, которая была найдена из наблюдений и на эпоху 1958, январь, 1 составляла 32.184 секунды. В настоящее время открытым является вопрос о возможных расхождениях шкал ET и TAI.

В настоящей диссертации развивается идея пульсарной шкалы времени, но уже основанной на движении пульсара в двойной системе. Собственная частота пульсара здесь играет в какой-то степени роль ”несущей частоты” (если использовать термины из радиофизики), а орбитальная частота выступает в качестве эталонной. Данная идея была изложена в работах (Rodin, Kopeilin, Ilyasov, 1997; Илясов, Копейкин, Родин, 1998). В данных работах рассматривается реальный случай определения параметров на фоне коррелированных шумов, и главное внимание уделяется поведению дисперсий оцениваемых параметров в зависимости от интервала времени наблюдений.

Коррелированные шумы могут иметь совершенно различное происхождение. Это может быть стохастический фон гравитационных волн, образовавшихся на ранней стадии возникновения Вселенной, вариации электронной плотности вдоль луча зрения в межпланетной среде и ионосфере Земли, прецессия пульсара, планетная система вокруг пульсара и др. В последней главе настоящей работы роль низкочастотных коррелированных шумов выполняют гравитационные возмущения в квазиравномерном движении пульсара. Показывается, что вариации в остаточных уклонениях МПИ, интерпретируемые как возмущения в движении пульсара, хорошо объясняются в рамках гравитационных возмущений.

Объектом исследования в настоящей работе выступают пульсары, характеризуемые набором параметров, интересных с точки зрения астрометрии, метрологии и космологии.

В первую очередь такими параметрами являются координаты и собственное движение, а также собственная частота вращения пульсара и период обращения по орбите в случае, если пульсар двойной.

Предметом исследования в данной работе выступают наблюдательные данные в виде геометрических задержек и частот интерференции (в РСДБ-наблюдениях), моментов приходов импульсов (МПИ используются в главе, посвященной шкале BPT) и в виде остаточных уклонеий МПИ (эти данные используются в главе, посвящённой гравитационным возмущениям как источнике низкочастотных шумов).

Основной целью работы является анализ наблюдательных данных в присутствии низкочастотных шумов, а именно:

• использование более продвинутых в вычислительном смысле алгоритмов, позволяющих получать более правильные оценки параметров, не подверженные искажающему действию коррелированных шумов;

• анализ поведения дисперсий вращательных и орбитальных параметров пульсара в зависимости от интервала наблюдений методом наименьших квадратов;

• теоретическое объяснение наблюдаемых у ряда пульсаров долговременных вариаций в МПИ за счёт отклонения движения пульсара от квазиравномерного и прямолинейного, вызываемого, в свою очередь, гравитационными возмущениями массиных тел.

Теоретической основой и базовым методом представленных в данной работе исследований является теория статистических выводов для различных вероятностных моделей, описываемых конечным числом параметров. Исходная вероятностная модель может включать детерминированную часть и случайную составляющую, образующую стационарный случайный процесс. Среди всех статистических методов в первую очередь используется регрессионный анализ (метод наименьших квадратов, МНК). Так как часто условия применения классического МНК не выполняются, то используется модифицированный МНК, учитывающий нарушения исходных предпосылок о свойствах случайной составляющей.

Все результаты, изложенные в данной работе докладывались на следующих научных мероприятиях:

1. Отчётных сессиях АКЦ в 1996, 1997, 1998 и 1999 гг.

2. XXVI радиоастрономической конференции в С.- Петербурге в 1995 г.

3. Коллоквиуме МАС № 160 ”Pulsars: problems and progress”, Сидней, Австралия, 1996.

4. Международной конференции ”Современные проблемы и методы астрометрии и геодинамики”, С.-Петербург, 1996.

5. Международном рабочем совещании ”Asia Pacic Telescope and Asia Pacic Space Geodynamics”, Кашима, Япония, 1996.

6. XXVII радиоастрономической конференции в С.-Петербурге в 1997 г.

7. XXX конференции молодых европейских радиоастрономов, Краков, Польша, 1997.

8. Школе-семинаре молодых радиоастрономов ”Радиоастрономия в космосе”, Пущино, 14 - 16 апреля 1998.

9. Коллоквиуме МАС 164, Сан-Франциско, США, 1998.

10. Симпозиуме EVN/JIVE, Голландия, 1998.

11. Школе-семинаре молодых радиоастрономов ”Сверхвысокое угловое разрешение в радиоастрономии”, Пущино, 9 - 11 июня 1998.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 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.