¿El período observado de un púlsar cambia con la época del año?

En la Física SE, se publicó una pregunta sobre la diferencia en la dilatación del tiempo de la Tierra entre el perihelio y el afelio:

¿Experimenta la Tierra alguna dilatación del tiempo significativa y medible en el perihelio?

Para mi sorpresa, resulta que debido a los cambios en la distancia Tierra-Sol y la velocidad orbital de la Tierra, hay una diferencia de aproximadamente s por día entre los dos extremos.$60\mu$

Un comentarista señaló que los púlsares se pueden medir con la precisión suficiente para detectar esta diferencia. Sin embargo, nunca he oído hablar de una medición de púlsar que deba corregirse para la época del año, y Google no me ha encontrado nada relacionado. Me interesaría saber si esto es algo que debe considerarse.

La diferencia es ligeramente superior a una parte en , por lo que presumiblemente depende de si los púlsares se pueden sincronizar con precisión.$10^9$

Si. En términos de mediciones de tiempo de púlsar, ¡este es un efecto masivo! Un cambio doppler de +/- 30 km / s cambia la frecuencia del púlsar en +/- 1 parte en 10000. Esto suena pequeño, pero el cambio de fase acumulado durante muchos períodos es fácilmente aparente. Además, se debe tener en cuenta el tiempo de viaje de la luz a través del sistema solar, así como la rotación de la Tierra y algunos otros efectos más pequeños, como el retraso de Shapiro.

Si la pregunta se refiere a la diferencia específica anual que varía en las frecuencias de reloj causada por el diferente potencial gravitacional experimentado por un telescopio terrestre en una órbita elíptica (en oposición a la circular), la respuesta sigue siendo afirmativa.

Este es el ítem 4 en la lista de correcciones aplicadas dada en la p.52 de "Astronomía Pulsar" por Lyne et al. El efecto máximo es un cambio de velocidad de conduce a un avance o retraso máximo de 1.7 ms.$3\times 10^{-9}$

La respuesta corta es: sí.

La respuesta más larga es: corregir los efectos de dilatación del tiempo de la Tierra moviéndose alrededor del potencial gravitacional del Sol es en realidad relativamente estándar en casi todas las ramas de la astronomía. Hasta el punto en que ejecutar esa corrección es una oración en un documento (a veces menos), y probablemente sea por eso que tuvo problemas para buscar en Google.

(Voy a advertir todo esto diciendo que estoy familiarizado con el tránsito de exoplanetas y los problemas de sincronización de RV, pero deberían ser los mismos con los que tienen que lidiar los púlsar).

Como antecedentes, el sistema básico de cronometraje utilizado en todo el mundo es el Tiempo Atómico Internacional (TAI), que es un promedio ponderado de más de 300 relojes atómicos determinados por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas fuera de París. Es importante destacar que TAI es estrictamente continuo: no se agregan segundos bisiestos. Esto es importante si le importa la precisión de temporización por debajo de un segundo.

Lo que usamos como tiempo normal de "reloj" es el Tiempo Universal Coordinado (UTC), que es TAI con los segundos intercalados restados. Esos segundos bisiestos están presentes para lidiar con el hecho de que 86,400 segundos SI son de 1 a 3 milisegundos menos que un día solar promedio, y así asegurar que nuestro tiempo de reloj esté vinculado a la posición del Sol. El segundo salto más reciente se agregó solo en el último año nuevo, lo que hace que UTC = TAI - 37 segundos.

Aún más abajo en la madriguera del tiempo es el Tiempo dinámico barcéntrico (TDB), que explica la dilatación del tiempo relativista variable en el transcurso de un año que usted preguntó. TDB tiene un desplazamiento fijo de TAI de 32.184 segundos debido a cómo se definieron los puntos cero de los dos sistemas, y de lo contrario se mantiene dentro de 1.6 milisegundos de TAI, dependiendo de dónde esté la Tierra en su órbita.

Efectivamente, todos los tiempos precisos informados por los astrónomos en estos días son la fecha juliana barcéntrica en el sistema de tiempo dinámico barcéntrico (BJD_TDB). Esta es la fecha juliana en la que parece ocurrir un evento para un observador ubicado en el baricentro del Sistema Solar que utiliza TDB como su sistema de cronometraje. Tenga en cuenta que el hecho de que esto sea en el baricentro de las SS es importante, ya que las observaciones en la Tierra verán eventos similares con una separación de hasta ~ 16 minutos en el transcurso del año debido al retraso del tiempo de viaje ligero (Roemer Delay, para los aficionados) en todo el país. Órbita de la tierra.

Así que sí, todo esto debe tenerse en cuenta todo el tiempo. Como dije, en estos días la transformación es lo suficientemente estándar como para que normalmente solo enumeres una hora como "BJD_TDB" y no tengas que discutir explícitamente la transformación.

Para más información sobre el cronometraje astronómico, ver Eastman et al. (2010) .

PD: en caso de que se pregunte por qué el tiempo dinámico barcéntrico se abrevia TDB y el tiempo universal coordinado es UTC, es porque todos usamos las abreviaturas francesas.