利用脉冲星计时阵列刻画引力波随机背景的各向异性

探测随机引力波背景，特别是来自 individually unresolvable（ individually 不可分辨）超大质量黑洞双星系统的辐射，是脉冲星计时阵列的主要目标之一。在假设背景辐射是各向同性的前提下，针对这些信号的上限正变得日益严格。然而，可能存在某种程度的各向异性，且对不同角尺度功率的刻画承载着重要信息。我们表明，通过将天空中引力波功率的角分布分解为多极矩，可以将针对各向异性背景的标准分析以概念上直接的方式推广到一般各向异性背景辐射的情形。我们引入了广义重叠约化函数的概念，用以刻画各向异性多极矩对脉冲星计时阵列所计时脉冲星的计时残差相关性的影响。在搜索具有通用各向异性特征的信号时，广义重叠约化函数起到了类似于各向同性辐射中所谓的 Hellings and Downs 曲线的作用。我们计算了通用各向异性水平和脉冲星计时阵列配置下的广义重叠约化函数。我们还对超大质量黑洞双星系统产生的背景中预期存在的各向异性水平进行了数量级估计。