EPTA计时数据分析工作组对首次IPTA模拟数据挑战的分析
摘要
本文总结了我们用于分析首次国际脉冲星计时阵列（IPTA）模拟数据挑战（MDC）的方法及所得结果。我们采用了时域内的贝叶斯分析，并使用最近发展的ABC方法（一种有损线性数据压缩形式）进行加速。脉冲到达时间（TOAs）首先用Tempo2处理，从中提取设计矩阵用于后续的贝叶斯分析。我们使用了不同的噪声模型来分析数据集：无红噪声、所有脉冲星相同的红噪声、以及每颗脉冲星各自的红噪声。我们使用四种不同的采样器从似然函数中采样：“emcee”、“t-walk”、“Metropolis-Hastings”和“pyMultiNest”。除emcee外，所有采样器对最终结果达成一致，emcee因问题高维性产生的伪影而失败。我们遇到的一个有趣问题是，所有36个（红）噪声幅度的先验分布强烈影响结果。噪声幅度的平坦先验会使推断的引力波背景（GWB）幅度产生偏差，而对数幅度的平坦先验似乎效果良好。此问题仅在采用每颗脉冲星单独建模红噪声的噪声模型时显现。我们对盲挑战的结果与注入值吻合良好。对于GWB幅度，我们发现 h_c = 1.03 +/- 0.11 [10^{-14}], h_c = 5.70 +/- 0.35 [10^{-14}], 和 h_c = 6.91 +/- 1.72 [10^{-15}]；对于GWB谱指数，我们发现 gamma = 4.28 +/- 0.20, gamma = 4.35 +/- 0.09, 和 gamma = 3.75 +/- 0.40。我们注意到，对于封闭挑战3，信号与红噪声之间存在相当大的协方差：若将GWB谱指数约束为通常选择的 gamma = 13/3，我们得到估计值：h_c = 10.0 +/- 0.64 [10^{-15}], h_c = 56.3 +/- 2.42 [10^{-15}], 和 h_c = 4.83 +/- 0.50 [10^{-15}]，以及单侧2 sigma上限：h_c <= 10.98 [10^{-15}], h_c <= 60.29 [10^{-15}], 和 h_c <= 5.65 [10^{-15}]。
引用
@article{arxiv.1301.6673,
title = {Analysis of the first IPTA Mock Data Challenge by the EPTA timing data analysis working group},
author = {Rutger van Haasteren and Chiara M. F. Mingarelli and Alberto Vecchio and Antoine Lassus},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.6673},
year = {2013}
}
备注
10 pages, 5 figures