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The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Observations and Narrowband Timing of 47 Millisecond Pulsars
The Astrophysical Journal Supplement Series ( IF 8.7 ) Pub Date : 2020-12-21 , DOI: 10.3847/1538-4365/abc6a0
Md F. Alam 1 , Zaven Arzoumanian 2 , Paul T. Baker 3 , Harsha Blumer 4, 5 , Keith E. Bohler 6 , Adam Brazier 7 , Paul R. Brook 4, 5 , Sarah Burke-Spolaor 4, 5 , Keeisi Caballero 6 , Richard S. Camuccio 6 , Rachel L. Chamberlain 1 , Shami Chatterjee 7 , James M. Cordes 7 , Neil J. Cornish 8 , Fronefield Crawford 1 , H. Thankful Cromartie 7 , Megan E. DeCesar 9, 10 , Paul B. Demorest 11 , Timothy Dolch 12 , Justin A. Ellis 13 , Robert D. Ferdman 14 , Elizabeth C. Ferrara 15 , William Fiore 4, 5, 16 , Emmanuel Fonseca 17 , Yhamil Garcia 6 , Nathan Garver-Daniels 4, 5 , Peter A. Gentile 4, 5 , Deborah C. Good 18 , Jordan A. Gusdorff 9 , Daniel Halmrast 12, 19 , Jeffrey S. Hazboun 20 , Kristina Islo 16 , Ross J. Jennings 7 , Cody Jessup 8, 12 , Megan L. Jones 16 , Andrew R. Kaiser 4, 5 , David L. Kaplan 16 , Luke Zoltan Kelley 21 , Joey Shapiro Key 20 , Michael T. Lam 22, 23 , T. Joseph W. Lazio 24 , Duncan R. Lorimer 4, 5 , Jing Luo 25 , Ryan S. Lynch 26 , Dustin R. Madison 4, 5 , Kaleb Maraccini 16 , Maura A. McLaughlin 4, 5 , Chiara M. F. Mingarelli 27, 28 , Cherry Ng 29 , Benjamin M. X. Nguyen 1 , David J. Nice 9 , Timothy T. Pennucci 30, 31 , Nihan S. Pol 4, 5 , Joshua Ramette 12, 32 , Scott M. Ransom 30 , Paul S. Ray 33 , Brent J. Shapiro-Albert 4, 5 , Xavier Siemens 16, 34 , Joseph Simon 24 , Rene Spiewak 35 , Ingrid H. Stairs 18 , Daniel R. Stinebring 36 , Kevin Stovall 11 , Joseph K. Swiggum 9 , Stephen R. Taylor 37 , Michael Tripepi 12, 38 , Michele Vallisneri 24 , Sarah J. Vigeland 16 , Caitlin A. Witt 4, 5 , Weiwei Zhu 39
Affiliation  

We present time-of-arrival (TOA) measurements and timing models of 47 millisecond pulsars observed from 2004 to 2017 at the Arecibo Observatory and the Green Bank Telescope by the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav). The observing cadence was three to four weeks for most pulsars over most of this time span, with weekly observations of six sources. These data were collected for use in low-frequency gravitational wave searches and for other astrophysical purposes. We detail our observational methods and present a set of TOA measurements, based on “narrowband” analysis, in which many TOAs are calculated within narrow radio-frequency bands for data collected simultaneously across a wide bandwidth. A separate set of “wideband” TOAs will be presented in a companion paper. We detail a number of methodological changes, compared to our previous work, which yield a cleaner and more uniformly processed data set. Our timing models include several new astrometric and binary pulsar measurements, including previously unpublished values for the parallaxes of PSRsJ1832−0836 and J2322+2057, the secular derivatives of the projected semimajor orbital axes of PSRsJ0613−0200 and J2229+2643, and the first detection of the Shapiro delay in PSRJ2145−0750. We report detectable levels of red noise in the time series for 14 pulsars. As a check on timing model reliability, we investigate the stability of astrometric parameters across data sets of different lengths. We also report flux density measurements for all pulsars observed. Searches for stochastic and continuous gravitational waves using these data will be subjects of forthcoming publications.



中文翻译:

NANOGrav 12.5年数据集:47毫秒脉冲星的观测和窄带定时

我们提供了从2004年至2017年在阿雷西博天文台和绿岸望远镜上观测到的47毫秒脉冲星的到达时间(TOA)测量和时序模型,这些观测是由北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)进行的。在这段时间的大部分时间内,大多数脉冲星的观测节奏为三到四个星期,每周观测六个来源。收集这些数据用于低频重力波搜索和其他天体物理学目的。我们详细介绍了我们的观察方法,并基于“窄带”分析提出了一组TOA测量值,其中在狭窄的无线电频带内计算了许多TOA,以便同时在较宽的带宽内收集数据。另一篇“宽带” TOA将在配套文件中介绍。我们详细介绍了一些方法上的变化,与我们之前的工作相比,该工作产生了更干净,更统一的数据集。我们的计时模型包括几个新的天文和二进制脉冲星测量,包括先前未公布的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643的投影半长轨道轴的长期导数以及首次检测PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的变化。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。从而产生更整洁,更统一处理的数据集。我们的计时模型包括几个新的天文和二进制脉冲星测量,包括先前未公布的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643的投影半长轨道轴的长期导数以及首次检测PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的变化。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。从而产生更整洁,更统一处理的数据集。我们的计时模型包括几个新的天文和二进制脉冲星测量,包括先前未公布的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643的投影半长轨道轴的长期导数以及首次检测PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的变化。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。我们的计时模型包括几个新的天文和二进制脉冲星测量,包括先前未公布的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643的投影半长轨道轴的长期导数以及首次检测PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的变化。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。我们的计时模型包括几个新的天文和二进制脉冲星测量,包括先前未公布的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643的投影半长轨道轴的长期导数以及首次检测PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的变化。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。包括先前未发表的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643投影半长轨道轴的长期导数,以及对PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的首次检测。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。包括先前未发表的PSRsJ1832-0836和J2322 + 2057视差值,PSRsJ0613-0200和J2229 + 2643投影半长轨道轴的长期导数,以及对PSRJ2145-0750中Shapiro延迟的首次检测。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。我们报告了在14个脉冲星的时间序列中可检测到的红色噪声水平。为了检查计时模型的可靠性,我们研究了跨不同长度数据集的天文参数的稳定性。我们还报告了观测到的所有脉冲星的通量密度测量结果。使用这些数据搜索随机和连续重力波将是即将出版的主题。

更新日期:2020-12-21
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