1 / 24

Пульсарное время. Возможности реализации и практического применения.

Пульсарное время. Возможности реализации и практического применения. В . А . Потапов , В.В.Орешко Пущинская радиоастрономическая обсерватория ФИАН, г.Пущино. Развитие идеи. 1967 - Открытие радиопульсаров : Хьюиш & Белл.

yael
Download Presentation

Пульсарное время. Возможности реализации и практического применения.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Пульсарное время. Возможности реализации и практического применения. В.А.Потапов,В.В.Орешко Пущинская радиоастрономическая обсерватория ФИАН, г.Пущино. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  2. Развитие идеи. • 1967 - Открытие радиопульсаров: Хьюиш& Белл. • 1969 - Shostak A.A., US Pat. 3550002 “Pulsar communication system”от 22.12.1970 с приоритетом от 25.02.1969 – первый патент по использованию пульсаров как хранителей времени. • 1979 - Ильин В.Г. И др. (+7 соавт.) АС №995062 «Способ создания и хранения временных интервалов» от 8.10.1982 с приоритетом 17.09.1979 • 1988 - Илясов Ю.П. и др. (+3 соавт.) АС №1669301 «Устройство синхронизации шкал времени по сигналам пульсаров»от 8 апреля 1991г. с приоритетом 4 июля 1988 г • К настоящему моменту зарегистрированы сотнипатентов по способам реализации PT, синхронизации наземных часов по пульсарам и космической навигации с использованием пульсаров • 1993 - Проблема использования пульсаров для хранения времени сформулирована Международным союзом электросвязи (ITU-R):ITU-R Doc. No. Q-ITU-R 205/7 • 2002 - Предложение (вклад РФ) о применении пульсаров для хранения времениутверждено исследовательской комиссией ITU-R: ITU-R Docs. No. 7А/23-E, 7D/60-E • 2006 - Рекомендация (по представлению РФ и США) поддержать работы по PT и использовать крупные радиотелескопы для регулярных наблюдений (хронометрирования) ряда пульсаров: ITU-R Doc.7D/57-E КВНО-2013, Санкт-Петербург

  3. Требования к современной (астрономической) шкале времени. • Реализация на основе простых физических принципов, возможность адекватного аналитического описания • Доступность • Восстановимость шкалы • Возможность установки нуль пункта, привязки к нему пользователей (локальных стандартов) • Относительная нестабильность, на длительных временах, сравнимая с нестабильностью существующих реализаций шкал земного временина многолетних интервалах: (PT-TT) < 10E-15 КВНО-2013, Санкт-Петербург

  4. PT как современная реализация астрономического времени • Физическая реализация: PT реализуется в виде последовательности остаточных уклонений моментов прихода импульсов пульсаров (ОУ МПИ) в точку наблюдения (PT - TT). В основе стабильности PT - стабильности вращения массивной нейтронной звезды вокруг своей оси. Аналитически описывается в рамках модели вращения пульсара и его движения в двойной системе (ок. 20 параметров), а также моделей движения наблюдателя в Солнечной системе (модель вращения Земли, динамические эфемериды движения Земли и планет) • Доступность: Сигналы пульсаров доступны любым пользователям в любой точке Земли и околоземного космического пространства КВНО-2013, Санкт-Петербург

  5. PT как современная реализация астрономического времени • Восстановимость: Существующая точность определения параметров пульсаров и аналитической модели позволяет предсказывать время прихода их импульсов к земному наблюдателя с точностью, необходимой для поддержание шкалы, на временных интервалах в несколько десятков лет. • Привязка: Особенно мощные одиночные (гигантские) импульсы пульсаров обладают уникальной микроструктурой, что позволяет идентифицировать каждый из них как синхроимпульс для привязки шкал времени. • Стабильность: Относительная нестабильностьсоставляет ~ 10E-12 - 10E-11 для секундных и ~ 10E-16 - 10E-14для миллисекундных пульсаров на 10-летнем интервале. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  6. Выбор пульсаров для PT - двойные пульсары, высокоэнергетические одиночные АХР КВНО-2013, Санкт-Петербург

  7. Выбор пульсаров для PT КВНО-2013, Санкт-Петербург

  8. Функциональная схема пульсарного комплекса КВНО-2013, Санкт-Петербург

  9. Оценка ошибки определения МПИ где W – ширина импульса пульсара Р – период пульсара, S/N – отношение сигнал/шум • Spsr – спектральная плотность потока излучения пульсара • Aэф - эффективная площадь антенны • f– регистрируемая полоса частот сигнала • tинт.– время интегрирования сигнала • Tсист. – шумовая температура системы • k - постоянная Больцмана Для наблюдаемого в северном полушарии мощного миллисекундного пульсара 1937+21 спектральная плотность потока на частоте 1,4 ГГц S=16 мЯн (16∙10-29 Вт∙Гц-1∙м-2), температура сигнала на выходе антенны с диаметром зеркала 64 м Тpsr ≈ 9 мК. Для достижения отношения S/N > 100 требуется время накопления сигнала более 1 часа. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  10. Теоретическая оценка оптимальных частот для хронометрирования пульсаров Kramer, M., 2005 КВНО-2013, Санкт-Петербург

  11. Хронометрирование миллисекундных пульсаров в России • 1995 – тестовые наблюдения на 0.6 ГГцна 22мрадиотелескопе (РТ-22) в Пущино. • 1995 – 1996 – первые наблюденияна 0.6 ГГцвМедвежьих озерах. • 1997 – 2007 – хронометрирование на 0.6 ГГцвКалязине на 64-мрадиотелескопе (ТНА-1500 ОКБ МЭИ). • 2007 – наблюдения не ведутся, разработка цифровых многоканальных приемников нового поколения (0.6, 1.4, 1.6, 2.2 GHz) КВНО-2013, Санкт-Петербург

  12. 64-мрадиотелескоп в Калязине КВНО-2013, Санкт-Петербург

  13. Наблюдения пульсара на комплексе АС-600 КВНО-2013, Санкт-Петербург

  14. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  15. Хронометрирование пульсаров в мире. Пульсарные сети. Калязин: PSR J0613-0200, J1012+5307, J1022+1001, J1640+2224, J1643-1224, J1713+0747, B1937+21, J2145-0750 KPTA (Калязин, Россия),PPTA (Паркс, Австралия), EPTA (ЕС) КВНО-2013, Санкт-Петербург

  16. Групповая шкала EPT, взвешенное среднее. Использованы 6 пульсаров, набл. В Калязине 1997-2007 гг.Взвешенные по σz осредненные на 30-дневном интервале данные. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  17. Оценка относительной нестабильности групповой шкалы по сравнению с атомными шкалами по наблюдениям в Калязине (взвешенное среднее, одночастотные наблюдения на 600 МГц в узкой полосе КВНО-2013, Санкт-Петербург

  18. Широкополосные многочастотные наблюдения. Сравнение с атомными шкалами. (Manchester, R., 2008) КВНО-2013, Санкт-Петербург

  19. Перспективы повышения точности PT «экстенсивным путем». (Илясов Ю.П., 2009) КВНО-2013, Санкт-Петербург

  20. # NAME PSRJ P0 S400 S1400 S2000 BINARY • (s) (mJy) (mJy) (mJy) (type) • ------------------------------------------------------------------------------------- • 1 J0437-4715 J0437-4715 0.005757 550.00 149.00 * DD • 2 B0531+21 J0534+2200 0.033085 550.00 14.00 * * • 3 J0613-0200 J0613-0200 0.003062 21.00 2.30 * T2 • 4 J0711-6830 J0711-6830 0.005491 10.00 3.20 * * • 5 J0751+1807 J0751+1807 0.003479 10.00 3.20 * ELL1 • 6 J0900-3144 J0900-3144 0.011110 * 3.80 * BT • 7 J1012+5307 J1012+5307 0.005256 30.00 3.00 * BT • 8 J1022+1001 J1022+1001 0.016453 20.00 6.10 * T2 • 9 J1045-4509 J1045-4509 0.007474 15.00 2.70 * T2 • 10 B1257+12 J1300+1240 0.006219 20.00 2.00 * BT2P • 11 J1518+4904 J1518+4904 0.040935 8.00 4.00 * DD • 12 J1600-3053 J1600-3053 0.003598 * 2.50 * T2 • 13 J1603-7202 J1603-7202 0.014842 21.00 3.10 * T2 • 14 J1640+2224 J1640+2224 0.003163 * 2.00 * DD • 15 J1643-1224 J1643-1224 0.004622 75.00 4.80 * T2 • 16 J1652-48 J1652-48 0.003785 * 2.70 * * • 17 J1713+0747 J1713+0747 0.004570 36.00 10.20 * DD • 18 J1730-2304 J1730-2304 0.008123 43.00 3.90 * * • 19 J1744-1134 J1744-1134 0.004075 18.00 3.10 * * • 20 B1821-24A J1824-2452A 0.003054 40.00 2.00 * * • 21 B1855+09 J1857+0943 0.005362 31.00 5.00 * T2 • 22 J1909-3744 J1909-3744 0.002947 * 2.10 * T2 • 23 J1933-6211 J1933-6211 0.003543 * 2.30 * ELL1 • 24 B1937+21 J1939+2134 0.001558 240.00 13.20 * * • 25 J2007+2722 J2007+2722 0.024497 * 2.10 1.70 * • 26 J2051-0827 J2051-0827 0.004509 22.00 2.80 * BT • 27 J2124-3358 J2124-3358 0.004931 17.00 3.60 * * • 28 J2145-0750 J2145-0750 0.016052 100.00 8.90 * T2 • 29 J2241-5236 J2241-5236 0.002187 * 4.10 * BT • 30 J2317+1439 J2317+1439 0.003445 19.00 4.00 * BT • ------------------------------------------------------------------------------------- • http://www.atnf.csiro.au/research/pulsar/psrcat КВНО-2013, Санкт-Петербург

  21. Возможность использования ГИ пульсаров для синхронизации локальных стандартов. CCF ГИ, наблюдавшихся на базеАлгонкин парк – Калязин. Ошибка в определении задержки±5 нс. ГИ PSR B0531+21 Алгонкин парк– Калязин, 2005. (S-2, 2.2 МГц) (Попов М.В., Согласнов В.А. 2005) КВНО-2013, Санкт-Петербург

  22. Выводы • Пульсарная шкала времени является астрономической шкалой времени, основанной на хранителях вне Солнечной системы, точность которой сопоставима с точностью шкал атомного времени на интервалах в несколько лет, и потенциально превосходит их на интервалах более 10 лет • Точность пульсарной шкалы может быть существенно (на порядок) повышена после введения в действие новых высокочувствительных радиотелескопов (SKA) и широкополосных многочастотных пульсарных комплексов, а также путем построения групповой шкалы пульсарного времени (см. доклад Родина А.Е.). • Помимо формирования независимой пульсарной шкалы времени, высокоточное хронометрирование миллисекундных пульсаров позволяет уточнять эфемериды тел Солнечной системы, может быть использовано в навигации КА (см. доклад Родина А.Е.) и синхронизации шкал времени (ГИ). КВНО-2013, Санкт-Петербург

  23. Выводы • В США, ЕС, Австралии на ряде крупных радиотелескопов ведется долговременное высокоточное хронометрирование пульсаров с целью формирования пульсарной шкалы времени. Результаты хронометрирования (ряды МПИ), как правило, закрыты для общего доступа. • Для высокоточного хронометрирования пульсаров необходимы радиотелескопы дециметрового диапазона с высокой чувствительностью (Аэф. > 1500 м2) и специализированный широкополосный приемный комплекс. • В настоящее время наблюдения пульсаров в РФ с целью построения пульсарной шкалы времени не проводятся. Целесообразно использовать для формирования пульсарной шкалы времени имеющиеся большие радиотелескопы (ТНА-1500 (ОКБ МЭИ, Калязин) или П-2500 (Уссурийск)). Предпочтительно создание нового специализированного радиотелескопа с эффективной площадью > 3000 м2. КВНО-2013, Санкт-Петербург

  24. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ КВНО-2013, Санкт-Петербург

More Related