[论文解读] The Parkes Pulsar Timing Array Third Data Release

Andrew Zic, Daniel J. Reardon+32 more|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2023

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 13

一句话总结

本文介绍了 Parkes Pulsar Timing Array 第三数据发布（DR3），将更新后的 DR2 与来自 Murriyang 望远镜的约 3 年超宽带观测相结合，提供可用于 32 颗脉冲星的 ToAs、时序模型和辅助数据，覆盖最长达 18 年。

ABSTRACT

We present the third data release from the Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) project. The release contains observations of 32 pulsars obtained using the 64-m Parkes "Murriyang" radio telescope. The data span is up to 18 years with a typical cadence of 3 weeks. This data release is formed by combining an updated version of our second data release with $\sim 3$ years of more recent data primarily obtained using an ultra-wide-bandwidth receiver system that operates between 704 and 4032 MHz. We provide calibrated pulse profiles, flux-density dynamic spectra, pulse times of arrival, and initial pulsar timing models. We describe methods for processing such wide-bandwidth observations, and compare this data release with our previous release.

研究动机与目标

• 提供一份公共数据发布，包含 Parkes 望远镜的标定脉冲星观测（DR3）。”
• 将更新后的 DR2 与约 3 年的新超宽带观测相结合，以改进时序和噪声特征。
• 提供经标定的脉冲轮廓、通量密度光谱、ToAs，以及用于引力波搜索的初步脉冲星时序模型。

提出的方法

• 使用超宽带接收机（704–4032 MHz）在64米 Parkes Murriyang 望远镜上观测32颗脉冲星。
• 将 UWL 数据分成八个亚带，在每个亚带中形成四个频率通道，以实现带宽宽的定时并使用具有频率相关模板。
• 将观测与宽带模板进行互相关，以在 psrchive 中使用傅里叶域蒙特卡洛方法获得 ToAs。
• 使用 MeerGuard 重新处理 PPTA DR2 脉冲轮廓，更新历元表，并为每次观测生成四个通道的频率相关模板。

实验结果

研究问题

• RQ1 DR3 数据集相对于 DR2 在脉冲星定时精度和 GW 灵敏度方面有何提升？
• RQ2 带宽宽、频率相关定时在减缓色散测量和轮廓进化系统性误差方面有哪些好处？
• RQ3 DR3 中新增了哪些脉冲星，它们的 ToAs 与残差在各观测系统之间有何差异？
• RQ4 后端之间的时序偏移如何影响时序模型，如何纠正？
• RQ5 哪些辅助数据产物（动态光谱、通量标定）能够提升除了 GW 搜索之外的多方面天体物理分析？

主要发现

• DR3 将 DR2 的重新处理数据与约 3 年的新 UWL 观测相结合，总计 32 颗脉冲星，数据覆盖最长达 18 年。
• 新 UWL 观测提供从 704 到 4032 MHz 的连续频率覆盖，使得改进的 DM 测量和宽带定时成为可能。
• 数据发布包括经标定的脉冲轮廓、通量密度动态光谱、脉冲 ToAs，以及所有脉冲星的初步时序模型。
• 在 UWL 亚带中的中位 ToA 不确定性因脉冲星而异，一些亚带达到数十纳秒到数百纳秒，另一些则为几微秒。
• 与 DR2 相比，DR3 新增了六颗双星脉冲星和一颗孤立脉冲星。