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脉冲星和中子星/ptaSimulate 手册

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ptaSimulate 软件旨在模拟无线电脉冲星观测数据文件。大部分代码基于模拟逼真的脉冲到达时间,但代码也可以生成模拟脉冲轮廓。代码生成 tempo2 参数 (.par) 文件和到达时间 (.tim) 文件。这些文件随后可以通过其他管道(如引力波探测管道)运行,就像它们是实际观测一样。

获取软件

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该代码相对容易编译,因为它完全是用 C 编写的,并且只使用 fftw 外部库。编译将类似于

$ gcc -lm -o ptaSimulate *.c -lfftw3 /usr/lib/libfftw3f.so

基本用法

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该软件使用用户必须创建的输入文本文件。此输入文件可以具有任何文件名,并提供对要模拟的脉冲星和观测系统的描述。然后像这样运行软件

$ ./ptaSimulate <filename>

该软件会在本地目录中自动生成一组目录。然后,它会用输出文件部分填充这些目录,并生成一组需要运行才能完成模拟的 tcsh 脚本。典型用法是

$ source <name>/scripts/runScript_master

输出放置在 <name>/output/<real_X>/ 中,其中 X 是模拟的实现编号。该目录包含每个模拟脉冲星的 .par 和 .tim 文件。对于 ptaSimulate 的一般使用,需要以下程序

  • psrcat(具有最新的数据库文件)
  • tempo2,其中 $TEMPO2 环境变量设置正确

为了制作轮廓模板来模拟逼真的误差范围,还需要 "ptime" 软件。

简单的单脉冲星模拟

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以下脚本演示了如何进行非常简单的模拟。模拟了一颗单脉冲星 (J0437-4715)。数据采样是规则的(20 天周期),所有 ToA 具有相同的频率 (1400 MHz) 和不确定性 (1us)。

# This is a comment line
# This "define" section defines the properties of the simulation. 
# The "name" will be used as the base directory name. Nproc is
# the number of processors available and "nreal" is the number of 
# realisations of the simulations required.
<define>
name: sim1
nproc: 1
nreal: 1
</define>

# If only pulsar names are given then their parameters
# are automatically obtained from running "psrcat" on the
# command line
#
<pulsars>
psr: name=J0437-4715
</pulsars>

# This section defines the telescope which obtained the simulated
# data (standard tempo2 telescope code names are used), the start and
# end times of the observation run, the observing sampling (the cadence
# is given in days) and which schedule is run during each observing session.
# Note that multiple <obsRun> definitions can be used
#
<obsRun>
name: pks
tel: pks
start: 53371
finish: 56000
sampling: cadence=20
sched: sched1
</obsRun>

# This is the schedule that gets run during each observing session.
# Here we just observe PSR J0437-4715 with a ToA uncertainty of 1us
# and a frequency of 1400 MHz.
#
<schedule>
name: sched1
observe: psr=J0437-4715,toaerr=1e-6,freq=1400
</schedule>

多脉冲星模拟

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以下脚本演示了模拟多颗脉冲星是多么容易。

<define>
name: sim2
nproc: 1
nreal: 1
</define>

# Here we provide the names of the three pulsars that we wish to simulate
<pulsars>
psr: name=J0437-4715
psr: name=J1022+1001
psr: name=J1909-3744
</pulsars>

<obsRun>
name: pks
tel: pks
start: 53371
finish: 56000
sampling: cadence=20
sched: sched1
</obsRun>

# Here we provide the observation details of each pulsar
<schedule>
name: sched1
observe: psr=J0437-4715,toaerr=1e-7,freq=1400
observe: psr=J1022+1001,toaerr=1e-6,freq=1400,start=55000
observe: psr=J1909-3744,toaerr=3e-7,freq=1400,start=54000,finish=56000
</schedule>
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