脉冲星计时阵列对原初引力波的约束：FAST 与 SKA 项目的预测

测量脉冲星计时残差提供了一种在频率 $f\sim 1/{\rm yr}$ 处探测原初引力波的直接方法。在本文中，我们研究了利用当前及未来的脉冲星计时阵列 (PTA) 对暴胀参数（即张量 - 标量比 $r$ 和张量谱指数 $n_t$）的约束。我们发现，中国的五百米口径球面射电望远镜 (FAST) 和规划中的平方公里阵列 (SKA) 项目具备相当强的能力来检验类幻影暴胀模型。若 $r=0.1$，FAST 可给出谱指数约束 $n_t<0.56$，而 SKA 给出 $n_t<0.32$。若总观测时间 $T=20$ 年，脉冲星噪声水平 $\sigma_w=30$ns 且监测脉冲星数量 $n=200$，甚至可将 $n_t$ 约束至 $<0.07$。这些约束远比从帕克斯脉冲星计时阵列 (PPTA)、欧洲脉冲星计时阵列 (EPTA) 和北美纳赫兹引力波天文台 (NANOGrav) 的当前结果推断出的约束更为严格。特别是，通过研究各种观测因素对 PTA 灵敏度的影响，我们发现与 $\sigma_w$ 和 $n$ 相比，总观测时间 $T$ 具有最显著的影响。