在真实脉冲星时序阵列数据集中分离确定性与随机引力波信号
高能天体物理现象
2025-02-12 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
广义相对论与量子宇宙学
摘要
最近的脉冲星时序阵列观测表明存在引力波信号，可能来自超大质量黑洞双星。这些双星可产生两种信号类型：随机引力波背景 (GWB) 或确定性连续引力波 (CGW)。正确分离这些信号对于准确的信号恢复和解释至关重要。本文研究了 GWB 和 CGW 信号在当前分析管道中的相互作用，关注在这些信号独立或一起分析时出现的误解和偏差。我们基于欧洲 PTA 24.8 年数据集进行了多项模拟。首先，我们注入要么 GWB 要么 CGW。我们比较使用不同搜索模型进行参数估计，包括仅 Earth 项、组合 Earth 与脉冲星项 CGW 模板，以及相关 (HD) 或不相关 (CURN) power law GWB 模板。我们的发现表明，当独立搜索时，GWB 和 CGW 信号可以相互误解为对方，只有组合搜索才能恢复真实信号。对于包含 GWB 和 CGW 的数据集，未能考虑 CGW 会偏差 GWB 的恢复。然而，组合搜索允许在无显著偏差的情况下恢复 GWB 和 CGW 参数。必须谨慎使用用于执行这些多组件数据集组合搜索的方法，因为 CGW 脉冲星项可能被误解为 CURN。这可以通过直接搜索 HD 相关 GWB 加 CGW 来避免。这一研究强调了在存在强 CGW 时使用组合搜索来确保无偏差恢复 GWB 参数的重要性，这对于解释 PTA 数据中最近发现的信号至关重要，并为在更灵敏的数据集中对随机与确定性 GW 信号的 robust 框架迈出了一步。
引用
@article{arxiv.2407.21105,
title = {Separating deterministic and stochastic gravitational wave signals in realistic pulsar timing array datasets},
author = {Irene Ferranti and Golam Shaifullah and Aurelien Chalumeau and Alberto Sesana},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.21105},
year = {2025}
}