超大质量黑洞双星探测与参数估计的多信使方法：对脉冲星计时阵列纳赫兹引力波搜寻的启示
高能天体物理现象
2021-11-24 v2
摘要
脉冲星计时阵列（PTA）实验对纳赫兹频段引力波（GWs）的灵敏度日益提高，该频段的主要天体物理源是星系并合后预期形成的超大质量黑洞双星（SMBHBs）。其中部分单个 SMBHBs 可能驱动活动星系核，因而其双星参数可通过电磁手段获得，这使得将电磁（EM）信息用于辅助 PTA 数据中 GW 信号的搜寻成为可能。本工作中，我们通过对模拟 PTA 数据集进行仿真数据分析，研究了此类 EM 信息辅助搜寻对双星探测与参数估计的影响。我们发现，通过施加 EM 先验，一些原本仅具边缘或可探测性低于阈值的注入信号（即贝叶斯因子 ）的贝叶斯因子可提升数倍至一个数量级，因此当无信息搜寻未能发现任何信号时，EM 信息辅助的定向搜寻能够找到信号迹象。此外，通过结合 EM 与 GW 数据，无论源的天区位置或 GW 频率如何，均可实现参数估计的整体改进。我们讨论了利用 PTA 进行 SMBHBs 多信使研究的意义。
引用
@article{arxiv.2105.08087,
title = {Multi-messenger Approaches to Supermassive Black Hole Binary Detection and Parameter Estimation: Implications for Nanohertz Gravitational Wave Searches with Pulsar Timing Arrays},
author = {Tingting Liu and Sarah J. Vigeland},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.08087},
year = {2021}
}
备注
23 pages, 12 figures, 7 tables, 2 appendices; accepted to ApJ