脉冲星时序阵列中引力波背景的空间与谱特征：PTA 最优统计量
天体物理仪器与方法
2025-02-06 v2 高能天体物理现象
广义相对论与量子宇宙学
摘要
脉冲星时序阵列（PTA）取得了显著进展，目前显示出对引力波背景（GWB）的强烈证据。进一步探测 GWB 的起源与特征将需要更多的通用分析技术。贝叶斯方法最常使用，但计算成本较高。另一方面，像 PTA 最优统计量（OS）这样的频率主义方法更具计算效率，能够产生与贝叶斯方法互补的结果，从而允许通过不同方法的综合，构建更强的统计案例。在本工作中，我们通过一种称为每频率最优统计量（PFOS）的技术，扩展了 OS 的功能。PFOS 移除了以往 OS 实现中固有的幂律假设，允许按频率估计 GWB 谱。我们还将 OS 管道中最近的通用化引入 PFOS，使其能够仅使用少量计算资源，就能准确地表征中间和强 GWB 信号 regime 下的谱特征，同时也赋予许多此前不可能的分析类型。我们发现，即使在 GWB 在所有频率中均优于噪声的强 GWB 信号 regime 下，注入信号值在 PFOS 不确定性分布的 50 百分位中出现的比例为 41-45%，仍与无偏估计相符。
引用
@article{arxiv.2406.11954,
title = {Spatial and Spectral Characterization of the Gravitational-wave Background with the PTA Optimal Statistic},
author = {Kyle A. Gersbach and Stephen R. Taylor and Patrick M. Meyers and Joseph D. Romano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.11954},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 9 figures, Accepted by Physical Review D