利用脉冲星自转降速统计对超低频引力波的约束

我们通过我们先前工作(Yonemaru et al. 2016)中提出的方法，利用毫秒脉冲星(MSPs)的自转降速率统计来探测超低频引力波(GWs)。所考虑的频率范围为 $10^{-12}{\rm Hz} \lesssim f_{\rm GW} \lesssim 10^{-10}$Hz，这是传统脉冲星计时阵列无法触及的。这种低频引力波的效应表现为自转降速率上的偏倚，该偏倚在天空中呈现四极图样。我们利用自转降速率分布的偏度以及具有负自转降速率的MSP数量来搜寻由引力波引发的偏倚。将此方法应用于从ATNF脉冲星目录中选出的149颗MSP，我们推导出在银河系中心和M87方向上，引力波振幅时间导数的上限分别为 $\dot{h} < 6.2 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$ 和 $\dot{h} < 8.1 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$。将引力波振幅近似为 $\dot{h} \sim 2 \pi f_{\rm GW} h$，对于 $f_{\rm GW} = 1/(100~{\rm yr})$，这些上限分别转化为 $h < 3 \times 10^{-9}$ 和 $h < 4 \times 10^{-9}$。最后，我们给出了对这些位置可能存在的超大质量黑洞双星的启示。