连续引力波源的状态空间分析：脉冲计时阵列中的脉冲项
高能天体物理现象
2024-10-15 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
摘要
脉冲计时阵列 (PTA) 可用于探测来自单个超大质量黑洞二体组的纳米赫兹连续引力波。数据分析可在时域、状态空间框架中表述， wherein 射电计时观测与一序列潜在状态（即脉冲自转频率）相关联。通过卡尔曼滤波器跟踪脉冲自转频率的色无关漂移，同时捕捉由单个引力波源引起的脉冲频率调制。该调制是引力波在地球处应变与脉冲计阵列中每个脉冲处应变之和。本文对脉冲计时阵列问题的状态空间公式进行推广，纳入脉冲项，即将脉冲项从传统非状态空间分析复制到状态空间框架中。使用高斯测量噪声中的 astrophysically representative software 注入测试了广义卡尔曼滤波器的性能。结果表明，纳入脉冲项可纠正先前识别的偏差（尤其是源 sky 位置估计），这些偏差也存在于排除脉冲项的传统匹配滤波分析中。此外，纳入脉冲项可将最小可检测应变降低 14%。总体而言，本研究验证脉冲项不会为状态空间框架带来额外的特殊障碍，超出传统分析所研究的范围。还研究了波浪频率在地球处以及脉冲计阵列中每个滞后时刻处的 inspiral 驱动的演化。
引用
@article{arxiv.2410.10087,
title = {State-space analysis of a continuous gravitational wave source with a pulsar timing array: inclusion of the pulsar terms},
author = {Tom Kimpson and Andrew Melatos and Joseph O'Leary and Julian B. Carlin and Robin J. Evans and William Moran and Tong Cheunchitra and Wenhao Dong and Liam Dunn and Julian Greentree and Nicholas J. O'Neill and Sofia Suvorova and Kok Hong Thong and Andrés F. Vargas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.10087},
year = {2024}
}
备注
24 pages, 13 figures. Accepted for publication in MNRAS. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2409.14613