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¿Puede utilizar observaciones de púlsares para determinar tiempo absoluto? ¿Cuánto tiempo se puede ir sin nada?

En esta vieja respuesta de Steve Allen, cita este pasaje agradable

Imaginemos por un momento qué pasaría si, como una broma, alguien encontró una manera de detener todos los relojes atómicos, sólo por un corto tiempo. Esto causaría un tremendo alboroto en los asuntos del mundo que la pérdida de TAI sería totalmente un asunto insignificante! Además, cuando llegó a configurarlo de nuevo, la fase de TAI podría ser recuperada dentro de un par de décimas de microsegundo por las observaciones de rotación rápida pulsares...

-- Claude Audoin & Bernard Guinot, p. 252, sec. 7.3.1 de "La Medida del Tiempo: el Tiempo, la Frecuencia y el Reloj Atómico", Cambridge University Press, 2001

Me gustaría explorar este escenario en un poco más de detalle. En concreto, supongamos que nuestro bromista (vamos a llamar a Richard para la definición del bien) logró detener todo el tiempo de ejecución estándares para un tiempo bien definido $\tau$ y a continuación, establezca el correr de nuevo. Richard, a continuación, nos desafía a determinar $\tau$. Para mantener las cosas simples, Richard se ha comprometido a proporcionar, si le pedimos amablemente, un límite superior $T$$|\tau|$ -, pero, de nuevo, él nos invita a aceptar la más grande, más obligado que podemos.

Como Audoin y Guinot punto, puede utilizar pulsar observaciones para restringir $\tau$. Supongamos que se puede observar un púlsar que oscila regularmente en un período de $T_1$ de 10s. Entonces, si usted sabe que $|\tau|<T_1/2$, que puede coincidir con la fase de la observaron oscilaciones con el registro histórico, se puede determinar $\tau$ a la misma precisión con la que usted sabe $T_1$.

Si $\tau$ no es menor que $T_1$, por supuesto, esto no funcionará, ya que no sé cuántos períodos se hayan transcurrido. Sin embargo, si usted tiene más de un púlsar, usted puede ampliar significativamente el rango de $\tau$ que usted sería capaz de precisar. De hecho, si pulsar 2 tiene un período de $T_2$ de 11s, entonces se va en y fuera de fase con pulsar 1 durante un período de 110s, para que podamos recuperar $\tau$ si se tiene la garantía de que $|\tau|<$55 años. Del mismo modo, si se agrega un tercer pulsar con el período de 13s, el rango va de la a (13x11x10)/2 s=715s - mucho más que los períodos individuales de los tres pulsares.

En la vida real, por supuesto, sabemos que una buena parte de los pulsares, así que usted podría hacer un poco con sus señales, para ampliar el rango de $\tau$s que podemos recuperar. (Por otro lado, hacen oscilar muy rápidamente, por lo que incluso si la exclusión de miles de períodos de tiempo que usted está sólo en los pocos segundos régimen. Pero, a continuación, sus períodos pueden ser conocidos a la alta precisión, que se alarga el período de colectivos de oscilaciones entre dos o más pulsares - es decir, que alarga su efectiva LCM una vez que se toma en cuenta las incertidumbres en las menstruaciones). También, como Chris White señala, los púlsares pueden tener problemas técnicos, lo que plantea un nuevo problema. (Pero entonces, usted tendría que tener problemas técnicos en una fracción sustancial de los púlsares conocidos para realmente poner en peligro su capacidad de recuperación.) Y, presumiblemente, hay más cosas que no he considerado (¿cuáles son?).

Entonces, mi pregunta es: actualmente los datos conocidos en la observación de los pulsares y sus períodos, lo que es el más largo de la $\boldsymbol\tau$ a partir de la cual podemos recuperar? Es el tiempo suficiente que podríamos uso a largo plazo de fuentes como el período de desintegración de los neutrones binarios para obtener más correcciones en $\tau$? Con qué clase de precisión podría recuperar a $\tau$?

Si esto ya ha sido explorado en la literatura, a continuación, estoy feliz de tener una referencia, pero por lo demás estoy buscando detallada y en profundidad de los tratamientos que me enseñan mucho de la física. Voy a chip en algunos rep zanahorias para condimentar las cosas en un par de días.

También, claro está - las respuestas no tienen exclusivamente el uso de pulsares. Si hay algún otro método que puede restringir $\tau$, utilizando cualquiera de los otros tipos de fuentes astronómicas o el uso de la tierra de los fenómenos y experimentos, entonces voy a ser feliz para aprender acerca de esos!

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Rob Jeffries Puntos 26630

Una pieza de la física que hemos perdido es la mayoría de los púlsares de giro debido a la emisión de dipolo magnético de la radiación. Por ejemplo, el púlsar del cangrejo tiene un período de 33.5028 (además de unos cuantos más sig higos) milisegundos, pero se ralentiza por 38 nanosegundos por día. Además, el tamaño de varias más que el aumento de las derivadas de orden se sabe con precisión.

Así que, en principio, medir el período de el púlsar del cangrejo le da una estimación de $\tau$. Una vez que localice la incertidumbre en la dp/dt voy a informar de lo $\tau$, lo que limitaría.

Por supuesto, hay problemas en la sincronización de algunos púlsares (incluyendo el Cangrejo), que daría lugar a errores si la pulsar no estaba siendo monitoreados continuamente. Así que usted no necesita observar varias pulsares. Sin embargo, esto se hace ahora. Actualmente hay "pulsar relojes" en la operación que mantener el tiempo con los mejores relojes atómicos. El Internacional Pulsar Timing de la Matriz de usos de monitoreo de las observaciones de unos 30 pulsares a mirar para el cronometraje de las irregularidades causadas por las ondas gravitacionales. Así que yo creo que incluso si usted dejó de pulsar observaciones para un tiempo de $\tau$, son predecibles suficientes (humanos plazos) para recuperar lo que el tiempo es mejor precisión de un reloj atómico; de hecho ha sido la pretensión de que estos pulsar matrices de revelar los problemas en los plazos establecidos por los relojes atómicos y que sólo el púlsar de la matriz de tiempo debe ser utilizado para la GW de detección.

EDIT: El púlsar del Cangrejo de las efemérides se actualiza mensualmente por Jodrell Bank. por ejemplo, para febrero de 2015 la frecuencia del pulso es $\nu_0=29.6684986853 (3)$ s$^{-1}$ (el número entre paréntesis es la incertidumbre en la última sig. fig. La tasa de cambio de frecuencia es $\dot{\nu}=-369636.52 (0.35) \times 10^{-15} $ s$^{-2}$.

Así que vamos a decir los relojes atómicos se detuvo en $t=0$ para esta efemérides y permanecer apagado durante al tiempo $\tau$. La frecuencia de el púlsar del cangrejo se $\nu = \nu_0 +\tau \dot{\nu}$ y la fase de $$ \phi = 2\pi \int_{0}^{\tau} (\nu_0 + \dot{\nu} t)\ dt $$

Si $\tau < (\Delta \nu_0 )/(\Delta \dot{\nu})$ ($\simeq$ 10 días para el Cangrejo), entonces la incertidumbre en el primer término en el lado derecho domina término domina $$ \frac{\Delta \tau}{\tau} \simeq \frac{\Delta \nu_0}{\nu_0},$$ que es $\Delta \tau \simeq 10^{-12}\tau$ para el púlsar del Cangrejo. Así, precisa a un microsegundo más de 10 días (suponiendo que la fase se puede determinar con precisión). El problema es, como usted señala en su pregunta, si usted pierde el monitoreo que usted no sabe el número de ciclos que se han producido - por lo que el momento es conocido por un microsegundo, pero es ambiguo por múltiplos de que el período de rotación de 33 mili-segundos!

Medir el púlsar de la frecuencia podría ser útil en este sentido, y actualmente estoy luchando para trabajar en eso...

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