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摘要：毫秒脉冲星一直以来被认为是天空中最稳定的时钟，但是近些年的研究显示毫秒脉冲星的累积脉冲轮廓并不是一直稳定的，这将会影响脉冲星计时的准确性。本文主要概述脉冲星累积脉冲轮廓变化的原因，特别是毫秒脉冲星累积脉冲轮廓的变化原因。
关键词：脉冲轮廓；脉冲星
由于单个脉冲的形状变化不规律，并且偏振的变化也比较复杂，所以我们通常将成百上千个乃至更多的单脉冲按照周期同步地叠加起来，这样会形成一个信噪比较高的累积脉冲轮廓，也叫平均脉冲轮廓。脉冲星的平均脉冲轮廓形状极其稳定，被认为是脉冲星极冠区的辐射窗口[1]。这些从射电波段到高能波段的累积脉冲轮廓是研究脉冲星辐射区三维结构以及辐射机理的重要工具。
脉冲星的轮廓存在多种形态，表明每个脉冲星辐射束的三维结构均不相同。天文学家通过大量的研究和观测，提出了很多种模型来解释不同的结构。最早提出的是空心锥模型，是由Radhakrishnan和Cooke在1969年及Komesaroff在1970年分别提出，而后为了解释三峰结构的脉冲轮廓，Backer在1976年认为是在磁轴附近存在中心辐射束导致的。在1983年，Rankin发现大量的脉冲轮廓都具有中心成分，因而提出了核-锥模型[2]，证实辐射锥核心部分存在强烈的辐射。核-锥模型能形象地解释单峰、双峰和三峰结构，并且将多个空心锥嵌套在一个核心辐射束上还可以观测到五峰甚至更多峰的脉冲轮廓。但是该模型对于一些复杂的脉冲轮廓仍不能很好的解释，因此在1988年，Lyne和Manchester提出了补丁模型[3]，他们认为辐射是随机分布在一个圆形区域里，当接收机接收到无规律的多个辐射束的脉冲信号时，便会形成不规则的多峰脉冲轮廓。
脉冲星的累积脉冲轮廓通常极其稳定，比较特殊的是有些脉冲星的累积轮廓会发生模式变换现象[4]，即存在两个稳定的轮廓，它们之间会相互切换。但是近些年却观测到少数脉冲星的累积轮廓并不完全稳定，不同于模式变换而是会呈现一定的变化，特别是毫秒脉冲星的轮廓变化更加复杂。因为毫秒脉冲星与正常脉冲星相比，其形成条件和演化过程不完全相同，所以导致它具有一些独特的辐射特征。对于一般的脉冲星而言，脉冲宽度随着频率的升高而降低；毫秒脉冲星的情况则相对多变，脉冲宽度和成分间距可能随着频率的升高而升高，也可能随着频率的升高而降低。
引起毫秒脉冲星累积轮廓改变的因素除了上文提到的会随观测频率的改变而变化外，也会受到星际介质的影响。脉冲星辐射出的射电信号在被射电望远镜接收前，会通过宇宙空间中大量分布的星际介质，在传播过程中会受到介质内电离气体、磁场及其他物质的影响，从而产生色散、法拉第旋转和散射效应。其中，星际介质等离子体密度的不均匀以及随机涨落引起的散射效应会产生星际闪烁现象[5]，造成脈冲星辐射的流量密度随机变化。星际闪烁一般分为长周期的折射式闪烁和短时标的衍射式闪烁。毫秒脉冲星自身辐射机制所造成的辐射强度变化，也会导致我们观测到的积分轮廓发生改变。
参考文献：
[1]Wang H X，Wu X J. An Analysis of Average Pulsar Profiles and A Study of the ρ-P relation of Pulsars[J]. Research in Astronomy and Astrophysics，2003，3（5）：469.
[2]Rankin J M. Toward an empirical theory of pulsar emission. I Morphological taxonomy[J]. Astrophysical Journal，1983，274（10）：333-368.
[3]Manchester R N. The shape of pulsar beams[J]. Journal of Astrophysics & Astronomy，1995，16（2）：107-117.
[4]Backer D C. Peculiar Pulse Burst in PSR 1237 + 25[J]. Nature，1970，228（5278）：1297-1298.
[5]Ryle M，Neville A C.A Radio Survey of the North Poar Region with a 4.5 minute of arc Pencil-beam System[J].Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，1962，125（1）：39-56.
关键词：脉冲轮廓；脉冲星
由于单个脉冲的形状变化不规律，并且偏振的变化也比较复杂，所以我们通常将成百上千个乃至更多的单脉冲按照周期同步地叠加起来，这样会形成一个信噪比较高的累积脉冲轮廓，也叫平均脉冲轮廓。脉冲星的平均脉冲轮廓形状极其稳定，被认为是脉冲星极冠区的辐射窗口[1]。这些从射电波段到高能波段的累积脉冲轮廓是研究脉冲星辐射区三维结构以及辐射机理的重要工具。
脉冲星的轮廓存在多种形态，表明每个脉冲星辐射束的三维结构均不相同。天文学家通过大量的研究和观测，提出了很多种模型来解释不同的结构。最早提出的是空心锥模型，是由Radhakrishnan和Cooke在1969年及Komesaroff在1970年分别提出，而后为了解释三峰结构的脉冲轮廓，Backer在1976年认为是在磁轴附近存在中心辐射束导致的。在1983年，Rankin发现大量的脉冲轮廓都具有中心成分，因而提出了核-锥模型[2]，证实辐射锥核心部分存在强烈的辐射。核-锥模型能形象地解释单峰、双峰和三峰结构，并且将多个空心锥嵌套在一个核心辐射束上还可以观测到五峰甚至更多峰的脉冲轮廓。但是该模型对于一些复杂的脉冲轮廓仍不能很好的解释，因此在1988年，Lyne和Manchester提出了补丁模型[3]，他们认为辐射是随机分布在一个圆形区域里，当接收机接收到无规律的多个辐射束的脉冲信号时，便会形成不规则的多峰脉冲轮廓。
脉冲星的累积脉冲轮廓通常极其稳定，比较特殊的是有些脉冲星的累积轮廓会发生模式变换现象[4]，即存在两个稳定的轮廓，它们之间会相互切换。但是近些年却观测到少数脉冲星的累积轮廓并不完全稳定，不同于模式变换而是会呈现一定的变化，特别是毫秒脉冲星的轮廓变化更加复杂。因为毫秒脉冲星与正常脉冲星相比，其形成条件和演化过程不完全相同，所以导致它具有一些独特的辐射特征。对于一般的脉冲星而言，脉冲宽度随着频率的升高而降低；毫秒脉冲星的情况则相对多变，脉冲宽度和成分间距可能随着频率的升高而升高，也可能随着频率的升高而降低。
引起毫秒脉冲星累积轮廓改变的因素除了上文提到的会随观测频率的改变而变化外，也会受到星际介质的影响。脉冲星辐射出的射电信号在被射电望远镜接收前，会通过宇宙空间中大量分布的星际介质，在传播过程中会受到介质内电离气体、磁场及其他物质的影响，从而产生色散、法拉第旋转和散射效应。其中，星际介质等离子体密度的不均匀以及随机涨落引起的散射效应会产生星际闪烁现象[5]，造成脈冲星辐射的流量密度随机变化。星际闪烁一般分为长周期的折射式闪烁和短时标的衍射式闪烁。毫秒脉冲星自身辐射机制所造成的辐射强度变化，也会导致我们观测到的积分轮廓发生改变。
参考文献：
[1]Wang H X，Wu X J. An Analysis of Average Pulsar Profiles and A Study of the ρ-P relation of Pulsars[J]. Research in Astronomy and Astrophysics，2003，3（5）：469.
[2]Rankin J M. Toward an empirical theory of pulsar emission. I Morphological taxonomy[J]. Astrophysical Journal，1983，274（10）：333-368.
[3]Manchester R N. The shape of pulsar beams[J]. Journal of Astrophysics & Astronomy，1995，16（2）：107-117.
[4]Backer D C. Peculiar Pulse Burst in PSR 1237 + 25[J]. Nature，1970，228（5278）：1297-1298.
[5]Ryle M，Neville A C.A Radio Survey of the North Poar Region with a 4.5 minute of arc Pencil-beam System[J].Monthly Notices of the Royal Astronomical Society，1962，125（1）：39-56.