脉冲星观测技术与搜寻.ppt

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1、1/118,脉冲星观测技术和搜寻,2/118,思考题 / 提纲,脉冲星信号发射时的特征是什么？ 脉冲星信号传播过程中有那些改变？ 脉冲星观测可以用什么样的望远镜？ 脉冲星观测和搜寻的关键技术点是什么？ 脉冲星搜寻中选择效应 过去脉冲星发现和搜寻结果 脉冲双星系统的搜寻 特殊目标的脉冲星搜寻 将来脉冲星搜寻的主要任务,3,MilkyWay in Sky,0329,中子星半径仅10公里，有极强的磁场108-14 G，极高的密度1014g/cm3. 它们旋转，产生脉冲，成为 脉冲星！,4,超新星爆炸后留下：超新星遗迹，和中子星或黑洞！,中子星半径仅10公里，有极强的磁场108-14 G，极高的密度1

2、014g/cm3. 它们旋转，产生脉冲，成为脉冲星！,电磁波谱,光学波长：几千埃(10-10m) 电波： = 1 m = 300 MHz = 1 mm = 300 GHz,1054 AD爆炸，中国史书记录完整，年龄可靠. 脉冲星周期33毫秒. 该脉冲星从射电到光学到高能，全波段辐射,蟹状星云及其 脉冲星,(Abdo et al. 2010),7,银河系 = 恒星 + 星际介质,+ 中子星 + 黑洞 + 暗物质,Crab从 射电到光学到X和， 全波段辐射！,讨论几个问题： 1. 不同波段周期及变化是否相同？ 2. 不同波段的脉冲相位一样？ 3. 不同波段的脉冲现状是否相同？ 4. 那些波段受星际

3、介质影响？,8,波形随频率变化: 辐射频率与辐射高度有关,Thorsett 1991 Phillips 但群速度为,考虑电磁波 在稀薄气体中传播时， 电子被电磁波电 场加速运动的方程为,n个电子一起引起的偶极偏振电场：,介电常数为,共振频率为 =0,介质对电磁波的反射系数为,电磁波的传播延时为,注意：与光速的差取决于2 仅仅低频电磁波收星际介质影响！,10,方法： 将频段分为多个小频带 探测每个小频带的脉冲，然后相加。,射电波段观测：色散要消除！,11,地球大气窗口,射电窗口,大气吸收率,12,Interstellar medium: Clouds BW= 300 MHz; 1024 Chan

4、nel Integration time: 67s (precursor), 135s/278s (ongoing) 2.5 to 5 times further than Parkes MB Beam size: 204” x 232”; outer beam: 329”x 384” Central beam gain: 11 K/Jy; outer beam gain: 8 K/Jy Tsys: about 25 K at 1400 MHz Deep Galactic plane survey: |b| 5 deg, 32 l 80 deg Medium latitude surveys:

5、 5 |b| 25 deg Millisecond pulsars (z scale height 0.5 kpc) High-velocity pulsars (50% escape) (scale height = ?) NS-NS binaries (typical z 5 kpc) NS-BH binaries (typical z few kpc ?),Nice et al. 35 pulsars,Simulated 1000 pulsars to be found in ALFA survey,Known Pulsars discovered with Parkes, Arecib

6、o Edot=4.3*1037erg s; t=5.3kyr! Dist=813kpc！ 只有用GBT at 2GHz测到！ Parkes 1.4GHz：Scattering =55ms！,(Camilo et al. 2009, ApJ 700, L23),Magnetar： Radio Pulsar！,Neutron stars with periods between 5-12 sec Period derivatives 10-10 10-13 s/s magnetic field of the order of 1015 G! Radio-quiet but bursting X-r

7、ay/gamma-ray sources Powered by energy stored in magnetic field,XTE J1810-197: A radio emitting magnetar (Camilo et al. 2006):,- Identified as AXP during outburst 2003 P = 5.54 s, dP/dt = 10-11, B2.4 x 1014 G; T 7600 yr First as radio source in VLA continuum Pulsed emission by Parkes Very strong, fl

8、at spectrum source Complicated, changing profile: Main and interpulse component,XTE J1810-197: A radio emitting magnetar,Profile and polarization are changing with time,Kramer et al. (2007),113,脉冲星发现的数目与年代,SKA pulsar survey: (600s per beam) 104 PSR,Millisecond Pulsars,Relativistic Binaries,Today,Tod

9、ay,Future,SKA,SKA,Future,only 6!,FAST：最重要的研究课题： 脉冲星 宇宙中氢原子与恒星星系的形成 其他（如：寻找地外文明！）,球反射面：口径500m 球冠张角： 110120 有效照明口径：300m 天空覆盖：天顶角 40 工作频率： 70MHz3GHz 灵敏度：2000 /K 多波束：19 跟踪精度：8,116,FAST: sky coverage and pulsar survey,Why more pulsars?,Extreme Pulsars: P 5 sec Porb 1013G (magnetars?) V 1000 km s-1,New in

10、struments (AO, GBT, FAST, SKA) can dramatically increase the volume searched (galactic & extragalactic),Tests of theories of gravity: NS-NS & NS-BH More MSP for Gravitational wave detectors More extreme PSRs for Extreme matter physics Relativistic plasma physics Magnetospheres + Radiation mechanisms

11、 Probes of turbulent and magnetized ISM (& IGM) End states of stellar evolution Massive stars neutron stars or black holes,118,结束语,人们不断地改进技术，发现了大量脉冲星 脉冲星、脉冲双星、毫秒脉冲星、双脉冲星、间歇辐射脉冲星、强磁脉冲星：惊喜连连！ 银河系还有大量的脉冲星等待我们探寻！ 这些脉冲星中有非常好的珍品待发现：更强引力的中子星黑洞系统、亚毫秒脉冲星、等等 大量脉冲星为探测引力波和银河系星际介质、以至于星系际介质提供不可或缺的探针 欢迎你去追寻 取得诺贝尔奖,