脉冲星计时阵列中偏心超大质量双黑洞的参数估计偏差:由被忽略的脉冲星项引起的偏差
高能天体物理现象
2022-04-28 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
摘要
来自单个超大质量双黑洞(SMBBHs)的连续纳赫兹引力波(GWs)可被编码在脉冲星计时阵列(PTAs)的计时残差中。对于每颗脉冲星,残差实际上包含地球项和脉冲星项,但通常仅将地球项视为信号而丢弃脉冲星项,这导致了对 SMBBHs 的参数估计偏差(PEBs),目前尚无便捷的 PEBs 评估方法。在本文中,我们给出了具有偏心轨道的 SMBBH 的 PEBs 公式。在我们的分析中,由于脉冲星距离通常测量不佳,脉冲星项的未知相位被视为服从均匀分布 的随机变量。我们的解析结果在 水平上与该数值工作(Zhu et. al. 2016)相符,意味着我们的公式在估计 PEBs 量级上有效。此外,我们发现对于两个参数——地球项相位 与轨道偏心率 ,其偏差 与 随 增大而单调减小,这在一定程度上证实了我们先前工作(Chen & Zhang 2018)中的一个假设。进一步,我们还计算了由近期观测到的公共谱过程(CSP)引起的 PEBs,发现若连续 GW 的应变振幅显著强于(在我们的情形中大于 倍)随机 GW 背景,则来自脉冲星项的 PEBs 大于来自 CSP 的 PEBs。我们的 PEBs 公式可便捷地应用于未来的 PTA 数据分析。
引用
@article{arxiv.2203.05280,
title = {Parameter-Estimation Biases for Eccentric Supermassive Binary Black Holes in Pulsar Timing Arrays: Biases Caused by Ignored Pulsar Terms},
author = {Jie-Wen Chen and Yan Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.05280},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 4 figure, accepted by ApJ