Wide-band timing noise in pulsar timing arrays

脉冲星脉冲轮廓随频率演化、湍动星际介质（ISM）引发的脉冲星色散量（DM）时变效应，制约 了脉冲星测时阵（PTA）探测纳赫兹引力波的灵敏度。全球 PTA 的发展趋势是研制超宽带观测接收机和 超宽带数据终端，脉冲星测时分析采用二维标准轮廓。本文综述了世界 PTA 宽带测时观测现状和毫秒脉 冲星宽带测时噪声的基本性质。宽带测时方法在毫秒脉冲星噪声抑制中的突破性在于：基于二维轮廓模板 的方法，创新地实现到达时间（TOA）与 DM 的同步估计，有效解决了传统窄带观测与频率相关的测量 偏差问题。二维模板宽带测时方法应用于 PTA 实测数据时，可使 TOA 数据量减少约 30 倍，显著降低计算复 杂度；对于受高 DM 等环境效应影响的脉冲星，测时精度提升 10%–15%。PTA 宽带观测也验证了此方法 在 DM 测量精度（达 10−5 pc cm−3 量级）和红噪声抑制方面的优势。宽带测时方法通过精准建模轮廓随 频率演化与 ISM 噪声特征，为下一代平方公里阵 PTA 的低频高精度测时奠定了方法论基础，对探测纳赫 兹引力波信号具有关键意义。