旋进偏心双星诱发的后牛顿精度脉冲星计时阵列信号：精度、计算代价与单脉冲星搜索
广义相对论与量子宇宙学
2023-07-03 v3 天体物理仪器与方法
摘要
脉冲星计时阵列（PTA）实验预计对沿偏心轨道旋进的单个超大质量黑洞双星（SMBHB）所发射的引力波（GW）敏感。我们比较了计算相对论性偏心 SMBHB 诱发的 PTA 信号的不同方法的计算代价，即近似解析表达式、傅里叶级数展开、后圆展开与数值积分。我们表明，评估 PTA 信号最快的方法是使用近似解析表达式，其相较替代方法在计算速度上提升多达约 50 倍。我们采用对 PTA 信号有效的失匹配度量来研究近似解析表达式的精度。我们表明，该方法在 PTA 实验感兴趣的双星参数空间区域内是精确的。我们引入一种基于样条的方法，以进一步加速窄带 PTA 数据集的 PTA 信号评估。这些计算偏心 SMBHB 诱发 PTA 信号的高效方法已在 GWecc.jl 包中实现，并可从流行的 ENTERPRISE 包中便捷调用，以在 PTA 数据集中搜索此类信号。此外，我们简化了单脉冲星搜索情形下的偏心 SMBHB PTA 信号表达式，并利用简化表达式在 PSR J1909-3744 的 12.5 年 NANOGrav 窄带数据集中进行单脉冲星搜索，展示了我们计算高效的方法。这些结果对于在大型 PTA 数据集中搜索偏心 SMBHB 至关重要。
引用
@article{arxiv.2210.11454,
title = {Post-Newtonian-accurate pulsar timing array signals induced by inspiralling eccentric binaries: accuracy, computational cost, and single-pulsar search},
author = {Abhimanyu Susobhanan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.11454},
year = {2023}
}
备注
Accepted for publication in Classical and Quantum Gravity