脉冲星观测技术.PDFVIP

第三讲 脉冲星观测技术 北京大学 吴鑫基 一、脉冲星观测的技术要求 • 能接收到来自脉冲星的微弱辐射 要求有很高的灵敏度 • 能分辨脉冲星短周期结构 要求有很高的时间分辨率 • 测量脉冲星的准确位置和自行 要求有很高的空间分辨率 （其他研究不要求高的空间分辨率，允许方向 主瓣中有多颗脉冲星！） 脉冲星:极端微弱的射电源 拿起一根羽毛所付出的能量 拿起一根羽毛所付出的能量 微不足道！ 微不足道！ 但这点能量却是全世界的射电望 但这点能量却是全世界的射电望 远镜在一年中接收到所 远镜在一年中接收到所 有脉冲星(1000多颗)的能量 有脉冲星(1000多颗)的能量 的1百万倍! 的1百万倍! 观测太难了！ 对周围环境的电磁波干扰太敏感了！ 流量密度单位：央斯基（Jy) -26 2 1Jy=10 erg/s·Hz·m 比较弱的脉冲星0.5mJy 25米直径天线 300MHz带宽 每秒到达天线的能量约为7.5×10 －19尔格 灵敏度公式 C T +T （sys sky ) W S min G N t Δν P −W p int C 为信噪比；Tsys 系统噪声温度； Tsky 天空背景噪声温度； G 天线增益由口径和效率决定； N 观测馈源的极化数； △υ 频带宽度； p Tint 观测的时间；P 脉冲星周期； W 脉冲等效宽度。 二、脉冲星的观测研究 1，巡天发现脉冲星（包括银道面巡天、球状星团巡 查和特殊区域或对象巡查） 2，脉冲星脉冲到达时间的观测（包括周期特性、位 置、自行等） 3，脉冲星辐射特性的观测（包括脉冲特性、频谱、 偏振等） 三、提高灵敏度的方法之一 :大型天线 大型天线 加工精度1/20波长（毫米波） 馈源及支架遮挡（GBT） 自重变形（主动反射面GBT和FAST） 视场和可观测天区范围（Arecibo和FAST） • 提高面板表面的精度：紫台13.7米，2008年望远 镜完成建立温度自适应副面调焦系统，对天线主面 面板除尘清洁。 大型单天线射电望远镜浏览 • 美国Arecibo 305米射电望远镜 • 美国GBT100×110米射电望远镜 • 德国Bonn 100米射电望远镜 • 英国Jodrell Bank76米射电望远镜 • 澳大利亚Parkes64米射电望远镜 • 中国500米射电望远镜 国内外均对贵州500米射电望远镜 发现脉冲星以很高的期望，估计能发现超 过现今的几十年发现的总和。 四、提高灵敏度方法之二--消色散技术 1，星际介质的色散 在银河系恒星之间空空荡荡，但仍然有着各 种各样的物质。星际介质成分包括中性氢、电 离氢、氦气、微量的轻元素原子和微小的固体 粒子。 射电源的无线电波在星际空间中传播，