利用脉冲星计时阵列测量运动学各向异性
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-25 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
近期的脉冲星计时阵列 (PTA) 合作组提供了强有力的证据，表明存在具有特征性 Hellings-Downs 脉冲星间相关性的随机引力波背景 (SGWB)。该信号可能源于超大质量黑洞双星并合或早期宇宙现象。前者预计具有强烈的各向异性，而原初背景则可能主要为各向同性且仅伴有微小涨落。若观测到的 SGWB 具有宇宙学起源，那么我们相对于 SGWB 静止参考系的相对运动将成为各向异性的确定来源，导致 SGWB 能量密度出现 量级的涨落。对于此类宇宙学 SGWB，运动学各向异性可能大于内禀各向异性，类似于宇宙微波背景 (CMB) 的偶极各向异性。我们评估了当前 PTA 数据对运动学偶极各向异性的灵敏度，并预测了未来利用类 SKA 实验在多大程度上可以测量该运动学偶极的幅度和方向。我们还讨论了 SGWB 的谱形以及待监测脉冲星的位置如何影响利用 PTA 探测运动学偶极的前景。未来，对此各向异性的探测甚至可能有助于解决 CMB 与大尺度结构观测所测得的运动学偶极幅度之间的差异。
引用
@article{arxiv.2402.17312,
title = {Measuring kinematic anisotropies with pulsar timing arrays},
author = {N. M. Jiménez Cruz and Ameek Malhotra and Gianmassimo Tasinato and Ivonne Zavala},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.17312},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 6 figures. V2: corrected upper limit, updated forecasts