Ändert sich die beobachtete Periode eines Pulsars mit der Jahreszeit?

Drüben in der Physics SE wurde eine Frage zum Unterschied der zeitlichen Ausdehnung der Erde zwischen Perihel und Aphel gestellt:

Hat die Erde eine signifikante, messbare Zeitdilatation am Perihel?

Zu meiner Überraschung stellt sich heraus, dass aufgrund der Änderungen des Abstandes Erde-Sonne und der Umlaufgeschwindigkeit der Erde zwischen den beiden Extremen ein Unterschied von etwa pro Tag besteht.$60\mu$

Ein Kommentator wies darauf hin, dass Pulsare genau genug gemessen werden können, um diesen Unterschied zu erkennen. Ich habe jedoch noch nie von einer Pulsmessung gehört, die für die Jahreszeit korrigiert werden muss, und Googeln hat mir nichts damit zu tun. Es würde mich interessieren, ob dies in Betracht gezogen werden muss.

Die Differenz beträgt etwas mehr als ein Teil von , was vermutlich davon abhängt, ob Pulsare so genau zeitlich gesteuert werden können.$10^9$

Ja. In Bezug auf Pulszeitmessungen ist dies ein massiver Effekt! Eine Doppler-Verschiebung von +/- 30 km / s ändert die Pulsfrequenz um +/- 1 Teil in 10000. Dies hört sich klein an, aber die akkumulierte Phasenverschiebung über viele Perioden ist leicht erkennbar. Darüber hinaus müssen die Lichtlaufzeiten im Sonnensystem sowie die Erdrotation und einige andere kleinere Effekte wie die Shapiro-Verzögerung berücksichtigt werden.

Wenn sich die Frage auf den spezifischen, jährlich variierenden Unterschied der Taktraten bezieht, der durch das unterschiedliche Gravitationspotential eines erdgebundenen Teleskops auf einer elliptischen (im Gegensatz zu einer kreisförmigen) Umlaufbahn verursacht wird, lautet die Antwort immer noch Ja.

$3\times 10^{-9}$

Die kurze Antwort lautet: Ja.

Die längere Antwort lautet: Die Korrektur der Zeitdilatationseffekte der Erde, die sich um das Gravitationspotential der Sonne bewegt, ist in fast allen Bereichen der Astronomie relativ normal. Bis zu dem Punkt, an dem das Ausführen dieser Korrektur ein Satz in einer Zeitung ist (manchmal weniger), und ist wahrscheinlich der Grund, warum Sie Probleme hatten, danach zu googeln.

(Ich werde das alles einschränken, indem ich sage, ich kenne mich hauptsächlich mit Exoplaneten-Transit- und RV-Timing-Problemen aus, aber sie sollten mit denen der Pulsar-Leute identisch sein.)

Das weltweit verwendete Basiszeitmesssystem ist die Internationale Atomzeit (TAI), ein gewichteter Durchschnitt von über 300 Atomuhren, der vom Internationalen Büro für Maße und Gewichte außerhalb von Paris ermittelt wird. Wichtig ist, dass TAI streng kontinuierlich ist: Es werden keine Schaltsekunden hinzugefügt. Dies ist wichtig, wenn Sie Wert auf eine Genauigkeit von weniger als einer Sekunde legen.

Was wir als normale "Uhrzeit" verwenden, ist die koordinierte Weltzeit (Coordinated Universal Time, UTC), die TAI ist, wobei Schaltsekunden abgezogen werden. Diese Schaltsekunden sind vorhanden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass 86.400 SI-Sekunden 1 bis 3 Millisekunden weniger als ein mittlerer Sonnentag sind, und stellen so sicher, dass unsere Uhrzeit mit dem Sonnenstand verknüpft ist. Die letzte Schaltsekunde wurde erst im vergangenen Neujahr hinzugefügt, sodass UTC = TAI - 37 Sekunden.

Noch weiter unten im zeitkritischen Kaninchenbau befindet sich die Barycentric Dynamic Time (TDB), die die variable relativistische Zeitdilatation im Verlauf eines Jahres berücksichtigt, nach der Sie gefragt haben. TDB hat aufgrund der Definition der Nullpunkte der beiden Systeme einen festen Versatz zum TAI von 32,184 Sekunden und bleibt ansonsten innerhalb von 1,6 Millisekunden zum TAI - je nachdem, wo sich die Erde in ihrer Umlaufbahn befindet.

Praktisch alle genauen Zeiten, die heutzutage von Astronomen gemeldet werden, sind das baryzentrische Julianische Datum im Baryzentrischen Dynamischen Zeitsystem (BJD_TDB). Dies ist das julianische Datum, an dem ein Ereignis für einen Beobachter im Schwerpunkt des Sonnensystems eintreten würde, der TDB als Zeitnehmungssystem verwendet. Beachten Sie, dass die Tatsache, dass sich dies im SS-Schwerpunkt befindet, von Bedeutung ist, da bei Beobachtungen auf der Erde im Laufe des Jahres aufgrund der Verzögerung der Lichtreisezeit (Roemer-Verzögerung für Liebhaber) ähnliche Ereignisse in einem Abstand von bis zu 16 Minuten auftreten Umlaufbahn der Erde.

Also ja, das muss die ganze Zeit berücksichtigt werden. Wie gesagt, heutzutage ist die Transformation Standard genug, dass Sie normalerweise nur eine Zeit als "BJD_TDB" auflisten und die Transformation nicht explizit besprechen müssen.

Weitere Informationen zur astronomischen Zeitmessung finden Sie bei Eastman et al. (2010) .

PS - Falls Sie sich fragen, warum Barycentric Dynamic Time die Abkürzung TDB und Coordinated Universal Time die Abkürzung UTC ist, verwenden wir alle die französischen Abkürzungen.