Чи змінюється спостережуваний період пульсара з часом року?

У розділі «Фізика SE» було розміщено питання про різницю в розширенні часу Землі між перигелієм та афелієм:

Чи відчуває Земля якийсь значний, вимірний розширення часу в перигелій?

Навряд чи я здивуюсь, виявляється, що через зміни відстані Земля-Сонце та орбітальної швидкості Землі між двома крайнощами існує різниця близько на добу. $60\mu$

Оглядач зазначив, що пульсари можна виміряти досить точно, щоб виявити цю різницю. Однак я ніколи не чув, щоб вимірювання пульсара потрібно було виправити за час року, і Гуглінг не знайшов у мене нічого пов'язаного. Мені було б цікаво дізнатися, чи це щось, що потрібно враховувати.

Різниця дещо перевищує одну частину в , тому, імовірно, це залежить від того, чи можна пульсарами це точно встановити. $10^9$

pulsar

— Джон Ренні
джерело

10^{- 7}

$10^{-7}$

10^{- 9}

$10^{-9}$

1

$1$

Це на 100% здогадка, але моє припущення полягає в тому, що, оскільки пульсари є настільки точними, час їх обчислення обчислюється за допомогою GPS-часу, який я припускаю, що вже припадає на ці типи розривів часу (серед інших).

— зефір

@zephyr - GPS час не враховує цих часових розривів. Час GPS - це фіксований зсув від Міжнародного атомного часу (ТАІ), який вимірює час на рівні моря на поверхні Землі. Питання на Physics.SE мотивувало це питання, яке по суті задало питання про барицентричний динамічний час (TDB).

— Девід Хаммен

Можливо, цей документ (Edwards et al. 2006) про кодовий момент часу pulsar (особливо розділ 2.1.5: "Затримка Ейнштейна") може бути корисним: adsabs.harvard.edu/doi/10.1111/j.1365-2966.2006.10870. x

— Пітер Ервін

Відповіді:

Так. З точки зору пульсарських вимірювань, це масований ефект! Доплерівський зсув +/- 30 км / с змінює частоту пульсара на +/- 1 частину в 10000. Це звучить мало, але накопичений фазовий зсув протягом багатьох періодів легко очевидний. Крім того, слід враховувати час руху світла по Сонячній системі, а також обертання Землі та деякі інші менші ефекти - наприклад, затримка Шапіро.

Якщо питання стосується специфічної різниці щоденних різниць у тактових частотах, спричинених різним гравітаційним потенціалом, відчуваним земним телескопом на еліптичній (на відміну від кругової) орбіті - відповідь все одно так.

$3\times 10^{-9}$

— Роб Джеффріс
джерело

Я думаю, що суть питання полягала більше в тому, чи різниця в розширенні часу GR через зміни відстані Землі від факторів Сонця в обчислення пульсарного часу - окрім зсуву Доплера та ефекту Ромера.

— Пітер Ервін

Коротка відповідь: так.

Більш довга відповідь: виправлення часових ефектів дилатації Землі, що рухається навколо гравітаційного потенціалу Сонця, насправді відносно стандартне майже у всіх галузях астрономії. До того моменту, коли виправлення цього виправлення є реченням у статті (іноді менше), і, ймовірно, саме тому у вас виникли проблеми з Googling.

(Я застережу все це, кажу, що я здебільшого знайомий з питаннями транзиту екзопланет та термінів RV, але вони повинні бути такими ж, як і з людьми пульсара).

Як відомо, базовою системою зберігання часу, що використовується у всьому світі, є Міжнародний атомний час (TAI), який є середньозваженим середнім числом понад 300 атомних годин, визначеним Міжнародним бюро ваг і заходів за межами Парижа. Важливо, що TAI суворо безперервний: не додається жодних високосних секунд. Це важливо, якщо ви піклуєтесь про точність синхронізації під секунду.

Ми використовуємо як звичайний "годинний" час універсальний координований час (UTC), який є TAI з віднятими високосними секундами. Ці високосні секунди присутні для вирішення того факту, що 86 400 SI секунд на 1 - 3 мілісекунди менше, ніж на один середній сонячний день, і таким чином забезпечують, щоб наш годинник був пов'язаний із положенням Сонця. Найсвіжіший другий стрибок був доданий саме цього минулого Нового року, зробивши UTC = TAI - 37 секунд.

Ще далі вниз у триматий кролячій норі є барицентричний динамічний час (TDB), який пояснює змінну релятивістську дилатацію часу протягом року, про який ви просили. TDB має фіксований зсув від TAI 32,184 секунди завдяки тому, як були визначені нульові точки двох систем і в іншому випадку залишається в межах 1,6 мілісекунд TAI - залежно від того, де Земля знаходиться на орбіті.

Ефективно всі точні часи, про які повідомляли астрономи в ці дні, є барицентричною Джуліановою датою в системі барицентричного динамічного часу (BJD_TDB). Це юліанська дата, коли, схоже, трапиться подія для спостерігача, розташованого в барицентрі Сонячної системи, що використовує TDB як свою систему зберігання часу. Зауважимо, що факт, що знаходиться в барицентрі СС, має значення, оскільки спостереження на Землі будуть бачити подібні події на відстані до ~ 16 хв протягом року через затримку в легкий час (затримка Ромера, для любителів) через Земна орбіта.

Так що так, це все треба враховувати весь час. Як я вже сказав, трансформація в ці дні є достатньо стандартною, що зазвичай ви просто перераховуєте час як "BJD_TDB" і не потрібно чітко обговорювати перетворення.

Детальніше про астрономічне хронометраж див. У Eastman et al. (2010) .

PS - Якщо вам цікаво, чому барицентричний динамічний час скорочено TDB, а координований універсальний час - UTC, це тому, що всі ми використовуємо французькі абревіатури.

— Томас
джерело