WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 15 |

Прецизионная астрометрия пульсаров в присутствии низкочастотных шумов

-- [ Страница 7 ] --

Перед тем, как произвести преобразование Фурье, ряды остаточных уклонений были приведены к равномерным, с шагом между отсчетами 10 дней. Равномерные ряды получались путем сплайн-аппроксимации исходных рядов и взятия затем отсчетов в нужных узлах. Данная операция искажает высокочастотную часть временнго ряда (на частотах t1), а низкочастотную часть спектра, которая нас и интересует, оставляет без изменений. Попутно отметим один практический вычислительный момент: для сравнения равномерные ряды строились также путем простой линейной интерполяции между отсчетами. Как показало сравнение двух периодограмм, они практически не отличаются друг от друга, т.к. их различие, как уже упоминалось выше, затрагивает лишь высокочастотную составляющую.

Однако же, приведенные оценки спектральной плотности не могут рассматриваться как несмещенные. Согласно результатам работы (Deshpande et al., 1996) для оценки спектров мощности неравномерных временн рядов (а именно такие ряды рассматриваются в астрономии) необходимо использовать алгоритм ”CLEAN” (Roberts et al., 1987). Это приводит к существенному улучшению динамического диапазона спектра и, как следствие, изменению величины спектрального индекса. Тем не менее, даже такой простой спектральный анализ как обычная периодограмма позволяет сделать вывод, что остаточные уклонения имеют спектр мощности, присущий именно красным шумам.

Так как спектр мощности остаточных уклонений PSR B0329+54 даже после вычитания основных периодичностей не приводится к спектру белого шума, то можно сделать вывод, что полученные оценки коэффициентов Фурье ряда 1 на рисунке 1.6 все еще смещены относительно реальных значений. А это значит, что поправка координат PSR B0329+54, полученная на основании параметров годичной синусоиды, хоть и сместила положение пульсара PSR B0329+54 ближе к РСДБ-координатам (что уже неплохо), не может рассматриваться как окончательная.

1.6 Выводы к главе Пульсарная радиоинтерферометрия позволяет решить ряд важных задач в области фундаментальной астрометрии. В первую очередь это касается привязки на небе систем отсчёта:

квазарной и динамической. Пульсары как объекты, наблюдаемые двумя независимыми методами (РСДБ и хронометрированием), которые имеют координаты, определённые в разных системах отсчёта, обладают несомненным преимуществом перед другими астрономическими объектами, такими, например, как радиозвёзды, планеты или астероиды.

Рис. 1.7: Спектры мощности остаточных уклонений МПИ пульсара PSR B0329+54. Верх ний график соответствует спектру мощности остаточных уклонений МПИ, подогнанных полиномом времени 2-й степени. Нижний график соответствует спектру мощности остаточных уклонений после дополнительной подгонки гармоническим рядом. Видно, что после частоты 3 год1 спектр остаточных уклонений на нижнем графике приобретает характер белого шума. Также видно, что все низкочастотные составляющие (f 3 год1 ) полностью удалены.

Радиоинтерферометрия пульсаров позволяет также определять их собственные движения и параллаксы, что, в свою очередь, даёт возможность измерять расстояния и тангенциальные скорости пульсаров. Для получения состоятельных результатов в пульсарной РСДБ требуется предъявление высоких требований к аппаратуре и программному обеспечению (ПО). Так, необходимо учитывать вклад ионосферы в групповую задержку. Если двухчастотные наблюдения, которые позволяют прямо исключить влияние ионосферы, невозможны по тем или иным причинам, то нужно использовать данные об полном содержании электронов, полученные другими способами, например, с помощью GPS-спутников или использованием карт, содержащих необходимую информацию и имеющихся в Интернете. Для повышения отношения сигнал/шум при корреляционной обработке пульсарных РСДБ-данных также крайне желательно использовать коррелирование со стробированием импульсов пульсаров. Проблема здесь заключается в модификации стандартного програмного обеспечения, т. е. использовании наряду со стандартным ПО для РСДБ ещё и ПО, применяемого при обработке данных хронометрирования, которое позволяет предрасчитывать вращательную фазу пульсара.

Итак, по первой главе можно сделать следующие выводы:

1. Проведено три сеанса РСДБ-наблюдений пульсара PSR 0329+54, которые были спланированы максимально эффективно, что позволило полностью реализовать потенциальную точность интерферометра Калязин - Кашима.

2. Методом РСДБ точно измерены координаты и собственное движение пульсара PSR 0329+54.

3. Установлено, что причина расхождения координат PSR 0329+54, измеренных методом РСДБ и хронометрирования, заключается в присутствии низкочастотного коррелированного шума в МПИ пульсара.

4. Предложен специальный метод обработки наблюдений, основанный на гармоническом анализе, который позволяет исключить низкочастотную составляющую шума из остаточных уклонений МПИ, скорректировать координаты пульсаров, полученные методом хронометрирования, и значительно уменьшить расхождение между РСДБ- и МПИ-координатами.

Глава Шкала динамического пульсарного времени Формирование и хранение шкал времени представляет собой одну из наиболее важных задач современной астрономии. Прогресс, достигнутый в создании сверхстабильных квантовых стандартов частоты, позволяет держать единичные отрезки времени с относительной точностью лучше 1014 и стабильностью лучше, чем 1015 на интервалах с. С другой стороны, открытие естественных очень стабильных астрономических часов пульсаров, обеспечивает возможность воссоздать шкалу эфемеридного времени на новом уровне.

2.1 Краткий обзор астрономических шкал времени 2.1.1 Всемирное время Всемирное время UT определяется как угол поворота Земли вокруг своей оси, отсчитанный от определенной эпохи. До начала XX века время UT рассматривалось как наиболее точная реализация абсолютного времени. Это убеждение было подвергнуто сомнению Ньюкомбом в процессе анализа наблюдений Луны, выполненных в XVIII-XIX веках. Наблюдаемый эффект, заключавшийся в видимых нерегулярных флуктуациях средней долготы Луны относительно предсказываемых теорией значений, достигал ±15” в течении десятилетий. Дальнейшие исследования Брауна, Де Ситтера и Спенсера Джонса установили реальность подобных флуктуаций средних долгот и других тел Солнечной системы, оказавшихся пропорциональными их средним движениям. C появлением кварцевых и атомных часов UT как равномерная шкала времени была отвергнута. Тем не менее, хоть и выяснилось, что UT не равномерно, его измерения представляют интерес для геодинамики и геофизики.

2.1.2 Эфемеридное время Эфемеридное время ET - это независимый аргумент в дифференциальных уравнениях, положенных в основу гравитационных теорий движений тел Солнечной системы (Абалакин, 1979). В основу определения ET положено движение Земли вокруг Солнца. Уравнение для средней долготы Солнца L(tE ) дано Ньюкомбом и одобрено МАС в 1952 г.

где tE - эфемеридное время, L0, L1, L2 - постоянные, которые выводятся из теории движения тел Солнечной системы. Так как долгота Солнца определяется из наблюдений, проводимых в дневное время, когда сильны тепловые деформации, и поскольку диск Солнца имеет довольно большие видимые размеры, а также поскольку среднее движение Солнца довольно медленно (0.03” в секунду), то определение геометрического центра производится с довольно плохой точностью порядка 0.5”. Таким образом, выводимое из наблюдений Солнца эфемеридное время имеет относительно низкую точность. Для улучшения точности определения ET привлекалось движение Луны вокруг Земли. Угловое движение Луны происходит в 13 раз быстрее, чем у Солнца. К сожалению, теорию движения Луны нельзя считать чисто гравитационной, так как приливное ускорение в движении Луны не поддается точному количественному учёту в рамках этой теории и не обусловлено полностью только силами гравитационного характера. В 1950 г. новая шкала времени под названием ”эфемереидное время” была введена по инициативе американского астронома Клеменса.

2.1.3 Атомное время Прогресс квантовой радиофизики и электроники в 1950-х годах позволил создать новые эталоны частоты, основанные на естественном, повторяющемся с большой степенью точности колебательном процессе, происходящем при резонансных переходах атомов с одного энергетического уровня на другой. Система атомного времени (АТ) обладает весьма большой равномерностью на продолжительных промежутках времени и не зависит ни от вращения Земли, ни от теории движения небесных тел Солнечной системы.

За единицу измерения времени в системе АТ принимается атомная секунда, определяемая в соответствии с резолюцией XIII Конференции Международного комитета мер и весов как промежуток времени, в течении которого совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих частоте излучения, поглощаемого атомом цезия Cs133 при резонансном переходе между энергетическими уровнями сверхтонкой структуры основного состояния при отсутствии возмущений от внешних магнитных полей.

В основу этого определения атомной секунды положены результаты эксперимента, проведенного Морской обсерваторией (USNO, Вашингтон, США) и Национальной физической лабораторией (Теддингтон, Англия) по определению номинальной частоты цезиевого эталона по наблюдениям Луны. Эта частоты для эпохи 1957.0 определена равной 9 192 631 770 ± 20 колебаний в одну эфемеридную секунду.

2.1.4 Пульсарное время Поиск объектов, могущих служить высокостабильными стандартами частоты, привёл к тому,что в течении короткого времени после открытия пульсаров была высказана мысль, что стабильный период вращения некоторых из них можно использовать для установления новой пульсарной шкалы времени (PT). Практическая реализация пульсарной шкалы была развита в работах русских учёных (Шабанова и др., 1979; Ильин, Илясов, 1985; Il’in et al., 1986; Илясов и др, 1989).

Пульсарная шкала времени строится в барицентрической системе отсчёта Солнечной системы как последовательность дискретных интервалов между радиоимпульсами пульсаров. Предполагается, что вращательная частота пульсара и её производные известны точно, что позволяет предвычислять номер регистрируемого импульса на любой вперёд заданный момент времени. На практике такая идеализированная ситуация не выполняется, и предвычисление вперёд может быть произведено только на ограниченный интервал времени, после чего производится уточнение вращательных параметров пульсара. Таким образом, использование одного пульсара не позволяет установить полностью независимую от земных стандартов шкалу времени. Выход может быть найден использованием групповой пульсарной шкалы времени, основанной на нескольких пульсарах (как минимум трёх) (Ильин, Илясов, 1985; Foster, Backer, 1990). Тогда вариации фазы любого из пульсаров могут быть обнаружены и исключены путём сравнения с вариациями фазы остальных пульсаров. Предполагается маловероятным, что одинаковые вариации будут сразу у нескольких пульсаров.

По аналогии с обычной пульсарной шкалой PT вводится динамическая шкала пульсарного времени BPT (Илясов и др., 1996, 1998; Kopeikin, 1997a; Rodin et al., 1997; ), которая основана на движении пульсара вокруг барицентра двойной системы. В данном случае подсчитывается число оборотов вокруг барицентра, и также предполагается, что период обращения и его производные известны точно. Более подробно алгоритм построения BPT излагается в следующем разделе.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 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.