NANOGrav 对圆轨道独立超大质量黑洞双星引力波的限制

北美纳赫兹引力波天文台 (NANOGrav) 项目目前利用绿岸望远镜和阿雷西博射电望远镜观测 43 颗脉冲星。在本工作中，我们使用了其中 17 颗脉冲星的子集，其计时跨度约为五年 (2005--2010)。我们使用标准脉冲星计时模型分析这些数据，并增加了随时间变化的色散测量项和随频率变化的脉冲形状项。在计时数据中，我们利用稳健的频率学派和贝叶斯技术，搜索来自圆轨道中独立超大质量黑洞双星的连续引力波。我们发现没有证据表明存在可探测的连续引力波；然而，我们可以利用这些数据对这类引力波的强度给出迄今为止最严格的上限。利用完整的 17 颗脉冲星数据集，我们在 10 nHz 频率处对天空平均应变振幅给出了 95% 的上限：$h_0\lesssim 3.8\times 10^{-14}$。此外，我们对这类引力波源的光度距离给出了 95% 的全天下限，发现对于频率为 10 nHz 且啁啾质量为 $10^{10}{\rm M}_{\odot}$ 的源，$d_L \gtrsim 425$ Mpc。我们发现，对于位于天空中计时最佳的脉冲星附近的引力波源，脉冲星计时阵列的灵敏度比天空平均灵敏度提高了约 4 倍。最后，我们对质量最大的超大质量黑洞双星的并合率给出了限制。