脉冲星测时阵是选取一批在天空中呈现一定角度分布的毫秒脉冲星组成阵列，并进行长时间测时监测的射电观测方法，可用于探测纳赫兹引力波。脉冲星测时阵对于纳赫兹引力波的探测依赖于毫秒脉冲星的高精度测时，因此对测时噪声的研究非常重要。测时噪声的起源非常复杂，与脉冲星自身的不稳定性、信号在星际介质中传播过程和观测设备等有关。其中，在短时标情况下，辐射计噪声、抖动噪声和闪烁噪声是三类主要噪声，这三类短时标噪声的研究可为望远镜测时精度提供一个基本限制。

近日，中国科学院新疆天文台脉冲星科研团组特别研究助理王双强使用中国天眼FAST对12颗毫秒脉冲星的三类短时标测时噪声进行测量研究，发现抖动噪声是FAST毫秒脉冲星观测的主导噪声。基于此，研究人员使用了偏振测时的方法，即通过偏振测时可以减弱抖动噪声，提高测时精度，促进脉冲星测时阵探测纳赫兹引力波的探测。相关成果发表在《天体物理学》（ApJ ，2024，  964，6）。论文链接：点击这里。

图1  12颗毫秒脉冲星短时标测时噪声测量结果。其中蓝色表示抖动噪声，黑色表示辐射计噪声，红色表示闪烁噪声。

在毫秒脉冲星的三类短时标测时噪声中，对于FAST而言，辐射计噪声显著减小，抖动噪声将成为主导噪声，而闪烁噪声水平仅为辐射计噪声或抖动噪声的十分之一，其影响可忽略不计。抖动噪声是由毫秒脉冲星的单脉冲相位和形状变化导致，是脉冲星的本征性质。如何降低抖动噪声对基于如FAST等高灵敏度望远镜的脉冲星测时阵非常重要。研究人员利用FAST高质量偏振的特性，考虑使用轮廓的偏振信息生成到达时间，并进行偏振测时研究，发现该方法可以把抖动噪声降低6.7%- 39.6%。因此，偏振测时的新方法为进一步提升脉冲星测时阵探测纳赫兹引力波的灵敏度提供了机会。后续，研究人员将把偏振测时方法应用到更多毫秒脉冲星噪声建模和纳赫兹引力波等搜寻工作。

研究工作得到国家自然科学基金基础科学中心，国家自然科学基金青年基金，国家重点研发计划等项目的支持。国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。

新闻来源：新疆天文台官网