周世奇，張　潔，袁建平，馮中文，唐　棋，朱曉丹

(1.西華師范大學(xué) 物理與空間科學(xué)學(xué)院，四川 南充　637009；2.中國(guó)科學(xué)院 新疆天文臺(tái)，新疆 烏魯木齊　830001；3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 天文與空間科學(xué)學(xué)院，北京　100049)

0　引　言

脈沖星是一種自轉(zhuǎn)快而穩(wěn)定的中子星。理論認(rèn)為脈沖星的自轉(zhuǎn)會(huì)損失自轉(zhuǎn)能，逐漸導(dǎo)致自轉(zhuǎn)減慢。長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)時(shí)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)脈沖星的自轉(zhuǎn)減慢率dP/dt通常在10-13～10-20s.s-1之間[1]，因此認(rèn)為脈沖星的自轉(zhuǎn)仍然是相當(dāng)穩(wěn)定的。其中，毫秒脈沖星(MSPs)PSR J0437-4715自轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，甚至超過了目前最好的原子鐘。但是，有一些脈沖星，特別是特征年齡小于105yr的脈沖星，自轉(zhuǎn)會(huì)表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，如Vela脈沖星和Crab脈沖星。

不穩(wěn)定性主要分為兩類：周期躍變(glitches)和計(jì)時(shí)噪聲(timing noise)。周期躍變表現(xiàn)為自轉(zhuǎn)周期短時(shí)間內(nèi)的大幅跳躍和躍變之后時(shí)間跨度為幾周到幾年不等的緩慢的恢復(fù)過程；而計(jì)時(shí)噪聲是指自轉(zhuǎn)周期小幅度的擾動(dòng)。周期躍變，這種現(xiàn)象的發(fā)生比較隨機(jī)而且罕見。到目前為止，在2 613顆脈沖星當(dāng)中僅發(fā)現(xiàn)168顆脈沖星總計(jì)482次周期躍變事件[2]。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)躍變主要是發(fā)生在年輕的脈沖星上，而對(duì)于年齡較老、自轉(zhuǎn)更穩(wěn)定的毫秒脈沖星而言，發(fā)生的幾率很小。躍變的幅度也是呈雙峰分布的，主要分布在10-6和10-9[3]。相反，計(jì)時(shí)噪聲是一種更為普遍的相對(duì)簡(jiǎn)單的自轉(zhuǎn)減慢模型的位相漂移現(xiàn)象，并在Crab 和那些具有較大的周期導(dǎo)數(shù)的脈沖星中更為顯著。其特點(diǎn)是連續(xù)的，具有不可預(yù)測(cè)性，而其結(jié)構(gòu)特征也隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的增加而改變，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)期的觀測(cè)，大部分計(jì)時(shí)噪聲展現(xiàn)為準(zhǔn)周期特征[4]。

目前，對(duì)于觸發(fā)兩類觀測(cè)上的不穩(wěn)定性的物理機(jī)制還未理解清楚。理論認(rèn)為造成兩種不穩(wěn)定性的原因主要有兩種：一種是由于中子星內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的相互作用引起；另外一種是由于中子星磁層結(jié)構(gòu)的改變[5]。無論是哪一類不穩(wěn)定性對(duì)于目前脈沖星領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究，如驗(yàn)證廣義相對(duì)論，尋找引力波和建立時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)等都有深遠(yuǎn)影響。本文利用澳大利亞64 m帕克斯對(duì)PSR J1016-5857的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析其周期躍變，并做了超流模型理論的討論。

1　數(shù)據(jù)來源與分析

PSR J1016-5857的數(shù)據(jù)來源于澳大利亞64 m帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡在2007年7月(MJD_54302)至2014年1月(MJD_56683)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度為8.84 yr。我們從Parkes Pulsar Data Archive[6]獲取數(shù)據(jù)。對(duì)這顆脈沖星觀測(cè)的中心頻率為1 369 Hz，接收機(jī)的帶寬為256 Hz的多波束接收機(jī)，后端系統(tǒng)采用的是數(shù)字消色散系統(tǒng)PDFB1/2/3/4[3]。

對(duì)于脈沖星周期躍變的研究方法，是一種通過測(cè)量脈沖星輻射出的脈沖信號(hào)到達(dá)天線的時(shí)間(Time of Arrive，TOA)來研究問題的方法。通常需要把觀測(cè)到的脈沖信號(hào)到達(dá)天線的時(shí)間歸算到脈沖星輻射的時(shí)刻。但是實(shí)際數(shù)據(jù)處理中，我們更關(guān)心的是每次觀測(cè)得到的脈沖相位[1]。脈沖星的自轉(zhuǎn)頻率可以用泰勒級(jí)數(shù)來表示。因此，脈沖星的脈沖相位可以由下式給出[7]:

(1)

(2)

(3)

2　結(jié)果

表1　PSR J1016-5857的計(jì)時(shí)參數(shù)

注：括號(hào)為tempo2給出最后一位數(shù)的誤差

3　討　論

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