[论文解读] Recent Arecibo Timing of the Relativistic Binary PSR B1534+12

I. H. Stairs, David J. Nice+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 18, 1999

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 6

一句话总结

本文利用新的亚波罗天文台观测数据，为相对论性双星脉冲星PSR B1534+12提出了改进的计时解法，提升了后开普勒参数的测量精度，特别是轨道周期导数的测量。在假设广义相对论成立的前提下，作者通过反演测试方法，得出了更精确的脉冲星距离，解决了以往距离估计不确定性带来的关键限制。

ABSTRACT

We present a new timing solution for PSR B1534+12, based on coherently-dedispersed observations at Jodrell Bank and, recently, Arecibo. The new data have resulted in improved measurements of the post-Keplerian timing parameters, including the orbital period derivative. At present, the poorly-known distance to the pulsar limits the precision of the measurement of the intrinsic orbital period derivative, and hence the strength of the test of general relativity that results from this binary system. By assuming that general relativity is the correct theory of gravity, we may invert the test and find an improved value of the pulsar distance.

研究动机与目标

• 提高相对论性双星脉冲星PSR B1534+12的后开普勒计时参数测量精度。
• 解决由于脉冲星距离未知而造成的本征轨道周期导数测量精度受限的问题。
• 利用广义相对论作为约束条件，推导出PSR B1534+12更精确的距离估计。
• 通过改进的计时数据，增强利用该双星系统对广义相对论的检验强度。

提出的方法

• 在阿雷西博和乔德雷尔班克天文台进行相干色散补偿计时观测，以收集高精度计时数据。
• 将新的阿雷西博数据与现有的乔德雷尔班克观测数据整合，生成联合计时解。
• 应用相对论性计时模型拟合观测到的脉冲到达时间，提取后开普勒参数。
• 利用测量得到的轨道周期导数和广义相对论，通过一致性检验推断脉冲星距离。
• 将标准的广义相对论检验方法反向应用，当本征周期导数不确定时，推导出距离估计。
• 通过比较预测与观测到的相对论性效应，验证计时解的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何提高PSR B1534+12的后开普勒参数测量精度？
• RQ2 什么限制了该双星系统中本征轨道周期导数测量的精度？
• RQ3 当计时数据本身不足以确定距离时，能否利用广义相对论来约束脉冲星距离？
• RQ4 包含新的阿雷西博数据如何提升该系统中相对论性检验的可靠性？
• RQ5 在假设广义相对论正确的情况下，PSR B1534+12的改进距离估计结果是什么？

主要发现

• 新的计时解显著改善了PSR B1534+12的轨道周期导数测量精度。
• 脉冲星距离的不明确是本征周期导数测量不确定性的主要来源。
• 通过假设广义相对论成立，作者通过相对论性计时检验的反演方法，得出了PSR B1534+12更精确的距离估计。
• 改进的计时解增强了该双星脉冲星系统中对广义相对论检验的灵敏度。
• 计时解与广义相对论的一致性支持了所推导距离的有效性。
• 本研究展示了将高精度计时数据与理论约束相结合，可有效打破脉冲星距离测量中的多重共线性问题。