利用脉冲星计时阵列对引力波的观测测量大质量黑洞双星系统参数
宇宙学与河外天体物理
2010-05-19 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
利用脉冲星计时阵列（PTA）观测大质量黑洞双星（MBHB）是未来几年引力波天文学的目标之一。大质量（>10^8 太阳质量）和低红移（< 1.5）源预计将被即将投入使用的PTA单独分辨，而我们将其用作天体物理探针的能力取决于其参数测量的精度。在本文中，我们使用费雪信息矩阵形式估计了此类测量的精度。我们限定于“单色”源。在此近似下，系统由七个参数描述，我们确定了它们作为阵列中脉冲星数量、阵列天区覆盖率和信号信噪比（SNR）函数的预期统计误差。在固定SNR的情况下，PTA的引力波天文学能力通过约20颗脉冲星即可实现；向阵列中增加更多脉冲星（最多至1000颗）可将天空中的源误差盒减小约5倍，而对其他参数的统计误差影响微乎其微。源定位精度 ΔΩ 随 1/SNR^2 改善，而其他参数随 1/SNR 改善。对于一个在天空中均匀分布的100颗脉冲星的基准PTA和相干SNR = 10，我们发现 ΔΩ~40 deg^2，信号振幅的分数误差约为30%（这仅能非常粗略地约束啁啾质量-光度距离组合 M_c^{5/3}/D_L），且源倾角和偏振角的恢复精度在约0.3 rad水平。正在进行的帕克斯PTA对位于南半球的系统特别敏感，在SNR = 10时，源位置可以以 ΔΩ ~10 deg^2 的精度确定，但对北半球的源性能较差。（节选）
引用
@article{arxiv.1003.0677,
title = {Measuring the parameters of massive black hole binary systems with Pulsar Timing Array observations of gravitational waves},
author = {Alberto Sesana and Alberto Vecchio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1003.0677},
year = {2010}
}
备注
20 pages, 12 figures, 2 color figures, submitted to Phys. Rev. D