脉冲星计时阵列中连续引力波探测的最优策略

超大质量黑洞双星（SMBHBs）预期会在脉冲星计时阵列（PTA）频段（$10^{-9}$--$10^{-7}$ Hz）发射连续引力波。开发旨在高效探测和表征这些信号的数据分析技术，对引力波探测工作至关重要。本文借鉴为LIGO连续引力波搜索开发的方法，探索在脉冲星计时数据中使用 $\mathcal{F}$-统计量进行此类搜索。Babak 与 Sesana 2012 已在PTA背景下使用该方法，证明可以分辨天空中的多个SMBHB源。我们的工作改进了先前为PTA数据分析开发的连续波搜索方法的若干方面。该算法完全在时域中实现，自然处理PTA数据典型的不规则采样，并避免了频域方法相关的频谱泄漏问题。我们考虑了计时模型的拟合，并将方法推广以处理相关和非相关的有色噪声源。我们还开发了一种非相干探测统计量，该统计量在似然函数中对所有依赖脉冲星的贡献进行最大化。为检验我们探测统计量的有效性和灵敏度，我们进行了大量蒙特卡洛模拟。我们给出了多种构型PTA的灵敏度曲线，并概述了一个全功能数据分析流程的实现方案。最后，我们给出了对脉冲星位置处引力波相位进行最大化的似然函数推导，这极大地缩减了搜索参数空间。