Timing young pulsars: challenges to standard pulsar spin-down models

Pulsars are rapidly rotating neutron stars which are often noted for their very regular rotation rates. Young pulsars however, frequently exhibit two types of deviations from steady spin down, ``glitches'' - sudden jumps in spin frequency, which provide insight into pulsar interiors, and ``timing noise,'' a smooth stochastic wander of the pulse phase over long time periods. The youngest pulsars also offer a window into the physics that govern pulsar spin down via the measurement of the "braking index'' - a parameter that relates the observable spin frequency of the pulsar with the slowing down torque acting on the neutron star. This thesis discusses long-term timing observations of two young pulsars. First, we present observations of PSR J0205+6449, acquired with the Green Bank Telescope, the Jodrell Bank Observatory and the Rossi X-ray Timing Explorer. We present phase-coherent timing analyses showing timing noise and two spin-up glitches. We also present an X-ray pulse profile analysis showing that the pulsar is detected up to approximately 40 keV and does not vary appreciably over four years. We report the phase offset between the radio and X-ray pulse, showing that the radio pulse leads by 0.10+/-0.01 in phase. We compile measurements of phase offsets for this and other X-ray and gamma-ray pulsars and show that there is no relationship between pulse period and phase offset. Next, we present 10 years of monitoring of PSR J1846-0258 with the Rossi X-ray Timing Explorer. We report the first measurement of the braking index for this pulsar, n=2.65+/-0.01, only the sixth such measurement ever made, and show that the pulsar experienced a small glitch in 2001. In May 2006, PSR J1846-0258 was briefly transformed: it exhibited a series of X-ray bursts, a dramatic increase in the source flux, and significant softening of its X-ray spectrum - behaviours best explained in the context of the magnetar model. PSR J1846-0258 was thus identified as the first rotation-poLes pulsars, des étoiles à neutrons tournant rapidement sur elles-mêmes, sont reconnus pour leur vitesse de rotation très régulière. Les jeunes pulsars, par contre, présentent fréquemment des comportements qui dévient du ralentissement uniforme de leur vitesse de rotation: des glitchs, variations brutales de la fréquence de révolution qui nous aident à comprendre l'intérieur des plusars, et le bruit chronométrique, une variation stochastique de la phase de rotation sur une longue échelle de temps. Les pulsars les plus jeunes nous offrent aussi un aperçu de la physique qui gouverne le ralentissement de la vitesse de rotation par l'indice de freinage, un paramètre qui relie la fréquence de rotation d'un pulsar au torque qui agit sur lui, et dont la valeur diminue graduellement. Cette thèse discute du chronométrage à long terme de deux jeunes pulsars. Tout d'abord, nous présentons des observations de PSR J0205+6449 acquises avec l'Observatoire de Green Bank, l'Observatoire Jodrell Bank ainsi que le Rossi X-ray Timing Explorer. Nous présentons l'analyse du chronométrage à phase cohérente montrant du bruit chronométrique ainsi que deux glitchs. Nous présentons aussi une analyse du profil du pulse en rayons X montrant que le pulsar est détectable jusqu'à ~40 keV et ne varie pas significativement sur quatre ans. Nous rapportons une mesure de la différence de phase entre le pulse radio et le pulse en rayons X, montrant que le pulse radio précède le pulse en rayons X par 0.10+/-0.01. Une compilation des différences de phase pour ce pulsar et d'autres qui émettent en rayons X et en rayons gamma montre qu'il n'y a aucune relation entre la période de rotation et la différence de phase. Ensuite, nous présentons 10 années de suivi de PSR J1846-0258 avec le Rossi X-ray Timing Explorer. Nous rapportons la première mesure de l'indice de freinage pour ce pulsar, n=2.65+/-0.01, le sixième indice mesuré à ce jour, et montrons que ce pu