脉冲星计时噪声与利用脉冲星计时阵列探测引力波的最小观测时间

脉冲星计时阵列对引力波的灵敏度在某种程度上受限于计时噪声。红计时噪声——脉冲到达时间随红谱的随机游走——在慢自旋脉冲星中普遍存在，并已在许多毫秒脉冲星中被确认。计时噪声的现象学模型（例如来自超流湍流的模型）表明，计时噪声谱在某个临界频率 $f_c$ 以下达到平坦，可能助力引力波搜寻。我们通过计算最小观测时间 $T_{\rm min}(f_c)$（在此期间引力波信号变得大于计时噪声平坦段）来检验单个脉冲星的这一效应。我们以两种方式实现：1）以模型无关的方式；2）以超流湍流计时噪声模型为例，说明如何约束中子星参数。我们表明超流湍流模型能定性重现作为Parkes脉冲星计时阵列一部分观测的若干脉冲星的数据。我们进一步展示了如何通过观测或理论导出的 $f_c$ 值与 $T_{\rm min}$ 相关联。这提供了一种诊断方法，可借此量化计时阵列脉冲星用于引力波探测的有用性。