我们到了吗？基于脉冲星计时阵列限制探测纳赫兹引力波的时间

对毫秒脉冲星阵列长达十年的计时观测，对来自超大质量黑洞双星并合的纳赫兹引力波随机信号振幅给出了高度限制性的上限（$\sim 10^{-15}$ 应变在 $f = 1/\mathrm{yr}$）。这些上限表明双星并合率被高估，或者核气体或恒星的环境影响加速了轨道衰减，从而降低了最低、最敏感频率处的引力波信号。这引出了纳赫兹引力波是否可能在不久的将来被探测到的问题。在本快报中，我们利用简单的统计估计定量回答该问题，推导出与当前上限相容的真实信号振幅范围，并计算作为观测时间函数的预期探测概率。我们得出结论：由计时噪声最小的脉冲星组成、从而产生最紧上限的小型阵列，在未来二十年内做出探测的前景令人沮丧。相比之下，我们发现大型阵列对探测至关重要，因为引力波诱导的四极空间关联可由许多脉冲星对充分采样。事实上，在从乐观到保守的并合率与环境影响假设下，监测大型且不断扩展脉冲星集合的计时项目在未来十年内探测到引力波的概率约为 $\sim 80\%$。即使在 $90\%$ 的双星在并合前停滞且环境耦合效应削弱低频引力波功率的极端情况下，探测至多被推迟几年。