基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考观测与结果

郭丽 1 郑兴武 2 张波 1 王伟华 1 舒逢春 1

郑为民 1 余赟 1 郝龙飞 3 刘志勇 4 袁建平 4 夏博 1

1 中科院上海天文台

2 南京大学

3 云南天文台

4 乌鲁木齐天文站

主要内容主要内容 VLBIVLBI 相位参考方法简介相位参考方法简介 观测与数据处理观测与数据处理 观测结果观测结果 讨论讨论

脉冲星统计脉冲星统计 已知的有 : ~1800 毫秒脉冲星 : 181 脉冲星双星 : 139 球状星团内 : 107* 河外的脉冲星 : 20

有高能辐射的脉冲星：48

(www.atnf.csiro.au/research/pulsar/psrcat)

ATNF Pulsar Catalogue

VLBI 观测系统

1.独立本振2.数字化记录 ,

异地处理接收机

数据采集

磁带或硬盘记录

本振

接收机

数据采集本振

相关处理

磁带或硬盘记录

VLBI 相位参考方法简介

VLBI 相位参考 方法的特点及优点1.用甚长基线干涉仪观测附近

校准源，获得相位延迟、延迟率和相位改正信息，再对待测源进行 VLBI 综合成图的技术

2.特点： 1）要求目标源和参考源角距离近， 2）两者的观测时间间隔小， 3）参考源是点源

3.优点是可以成出待测源附近微弱的河外类星射电源， 1次观测即可以精确测定待测源和这些河外类星射电源的相对位置参数， 2次以上的观测可以获得高精度的待测源的视差与自行等参数（三角视差原理）。

VLBI 相位参考方法简介

脉冲星 VLBI 相位参考精度：利用 VLBI 相位参考方法观测和处理的脉冲星已有 30多颗 (VLBA)

1.多数脉冲星的位置精度达mas水平，最好达 0.4mas；2.多数脉冲星的视差精度达 0.1mas，最好达 0.02mas；

3.多数脉冲星的自行精度达 0.5mas/yr，最好的达到 0.02mas/yr；

4.距离精度可达 2%；

VLBI 相位参考方法简介

脉冲门技术：根据脉冲星实际脉冲相位在相关处理机中设置门限，以达到提高 SNR 的目的（ 3-5 倍）

高精度脉冲星参数的意义脉冲星导航方面 (脉冲星的位置和距离参数是制约导航

精度的一个重要方面 )

天文（物理）方面• 不仅对中子星的起源、演化、动力学和环境研究

提供最基本观测依据；• 也对研究银河系电子密度分布；• 太阳系和河外星系参考架的链接；• 相对论预言的验证；• 引力辐射存在的确认。

VLBI 相位参考方法简介

待测脉冲星的选择条件 1 ） CVN4 个天线，同时具有 S/X 双频制冷接收机2）上海 VLBI 中心的相关处理机能够处理某些天文观测数据3） MakeFITS 格式转换程序4） CVN 四台站在四台站在 SS 波段，积分时间波段，积分时间 33 小时的理论灵敏度为小时的理论灵敏度为 0.5m0.5m

JyJy 不足1）国内的相关处理机不具备脉冲门技术，因此只能观测强脉冲

星；2）仅乌站和上海站有 L波段接收机，因此只能开展 S波段的相

位参考观测工作；2）相关处理机仅能处理整分钟的数据，观测纲要安排导致有效

的脉冲星观测较少

基于 CVN 的脉冲星观测与数据处理

结论只能选择辐射很强的脉冲星作为第一次观测的待测源

脉冲星脉冲星 B0329+54B0329+54 的周期约为的周期约为0.7s0.7s ，， LL 波段流量密度波段流量密度 203m203mJY,SJY,S 波段为波段为 26mjy26mjy ，早期利，早期利用相距为用相距为 4.374.37 度的河外射电度的河外射电源源 J0302+5331J0302+5331 （（ SS 波段的流波段的流量为量为 200mJy200mJy ）为相位参考源，）为相位参考源，得到的视差为得到的视差为 0.94mas0.94mas ，对，对应的距离为应的距离为 1.03kpc1.03kpc

这次观测选用更接近脉冲星这次观测选用更接近脉冲星 BB0329+540329+54 的河外射电源的河外射电源 J0347J0347+5557+5557 ，间隔只有，间隔只有 2.532.53 度，度，SS 波段的流量为波段的流量为 410mJy410mJy ，其，其位置精度为位置精度为 0.3-0.4mas0.3-0.4mas

基于 CVN 的脉冲星观测与数据处理

待测脉冲星的选择 B0329+54

参加台站参加台站：上海、昆明和乌鲁木齐；：上海、昆明和乌鲁木齐； 观测观测：： 0808 年年 1010 月月 1717 日，采用探月模式日，采用探月模式 S/XS/X双频，各双频，各 44 个通道，每通道带宽为个通道，每通道带宽为 8MHz8MHz ，， 1b1bitit 采样，共采样，共 88 小时观测，小时观测， 2min2min 对参考源，对参考源， 2m2minin 对脉冲星，脉冲星有效观测时间为对脉冲星，脉冲星有效观测时间为 3hr3hr ；；

数据纪录数据纪录：由：由 Mark5Mark5 硬盘记录硬盘记录 (900G)(900G) ；； 相关相关：由上海：由上海 VLBIVLBI 中心软件相关处理机处理；中心软件相关处理机处理； 格式转换格式转换：由：由 MakefitsMakefits 格式软件完成；格式软件完成； 后处理后处理：由：由 AIPSAIPS 软件完成。软件完成。

基于 CVN 的脉冲星观测与数据处理

观测与数据处理

各台站的系统温度各台站的系统温度

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考的结果

UVUV 覆盖图覆盖图

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考的结果

相位幅度变化图相位幅度变化图

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考的结果

参考源的位置图参考源的位置图

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考的结果

参考源是点源参考源是点源 参考源的初始参考源的初始位置很准确位置很准确

选择的参考源选择的参考源比较理想比较理想

脉冲星的位置图脉冲星的位置图 其峰值流量密度为其峰值流量密度为 23mJy23mJy

/beam/beam ，总流量密度为，总流量密度为 226mJY6mJY ，与理论值相符。，与理论值相符。

在在 SS 波段的精确位置波段的精确位置 赤经赤经 03 32´59.3278”03 32´59.3278” 赤纬赤纬 54 º34´43.7320" 54 º34´43.7320" 相对位置的拟合好于相对位置的拟合好于 3030

微角秒微角秒 绝对位置精度高于绝对位置精度高于 masmas

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考的结果

结论结论 CVNCVN 完全具备进行脉冲星的完全具备进行脉冲星的 VLBIVLBI 相位相位参考观测与数据处理的能力；参考观测与数据处理的能力；

要观测更多的脉冲星，相关处理机必要观测更多的脉冲星，相关处理机必须具备脉冲门技术；须具备脉冲门技术；

需要更多的观测以期待得到脉冲星的需要更多的观测以期待得到脉冲星的高精度的距离，视差及自行参数。高精度的距离，视差及自行参数。

基于 CVN 的脉冲星 VLBI 相位参考

谢谢，请指教谢谢，请指教