基于模板的大尺度结构相关各向异性搜寻：应用于纳米赫兹引力波背景中的NANOGrav 15年数据集

最近的PTA分析报告称发现纳米赫兹常见谱过程的证据，动机对是否检测到随机引力波背景（SGWB）中各向异性分量是否与附近的大尺度结构（LSS）相关，这一预期在以超大质量黑洞双星为主导的天体学背景中。我们提出了首个嵌入外部观测的全天域星系测绘LSS模板的贝叶斯PTA似然分析，直接将其作为重叠-减少函数（ORF）分量。利用2MASS光学红移（2MPZ）星系目录，我们构建了两个红移切片（$0<z\le0.1$ 和 $0.1<z\le0.2$）中的低模态LSS-相关ORF模板，并将PTA交叉相关建模为 $\Gamma_{ab}=\Gamma^{\rm HD}_{ab}+\sum_i \epsilon_i\,\Gamma^{\rm LSS(i)}_{ab}$，其中$\epsilon_i$量化了SGWB分量中角相关性投射到固定2MPZ LSS模板的强度。在应用该框架至NANOGrav 15年数据集后，我们发现没有统计学显著证据表明存在LSS-相关分量：在单盒和双盒分析中，$\epsilon_i$均与零一致（例如$\epsilon_1=0.20^{+1.68}_{-1.66}$，$\epsilon_2=-0.11^{+2.04}_{-1.83}$；68%可信区间），且贝叶斯因子支持各向同性的Hellings-Downs假设$\mathcal{B}_{{\rm HD+LSS}_1,{\rm HD}}=0.40$，$\mathcal{B}_{{\rm HD+LSS}_2,{\rm HD}}=0.43$，$\mathcal{B}_{{\rm HD+LSS}_{1+2},{\rm HD}}=0.11$。因此，我们在$z<0.2$范围内对任何2MPZ轨迹的、LSS-相关贡献对SGWB的上限进行了测量。更广泛地说，我们的框架为将观察到的LSS信息纳入PTA各向异性搜索提供了可复现的路径，并自然催化了向更细粒度的红移断层扫描以及下一代PTA数据集的扩展。