针对脉冲星计时阵列的超大质量黑洞双星与引力波源搜寻

本文提出了一种在斯隆数字巡天（SDSS）中搜寻超大质量黑洞双星（MBHBs）的技术。该搜寻基于在 Millennium 模拟的模拟星系目录中发现的并合星系的特殊性质。预计 MBHBs 将是脉冲星计时阵列（PTAs）的主要引力波（GW）源；然而，目前尚不清楚观测到的 GW 信号是由少数单个 MBHBs 产生的，还是具有随机背景的性质。本工作的目标是生成一幅天图，其中每个星系都被赋予一个经历了近期并合且宿主一个可被 PTAs 探测到的 MBHB 的概率。这构成了理解预期 PTA 信号向前迈出的一步：该天图可用于研究 PTA 源的聚类属性和可观测 GW 信号功率的空间分布；此外，具有最高概率的星系可用作针对单个 GW 源进行定向搜寻的输入。我们还研究了宿主 MBHBs 的星系周围邻近星系的分布，发现最可能被探测到的 PTA 源位于稠密的星系环境中。搜寻中使用了不同的技术，包括贝叶斯和机器学习算法，其输出结果一致。我们的方法生成了一个被分类为 MBHB 宿主的星系列表，可与其他搜寻相结合以有效减少误分类的数量。SDSS 的光谱覆盖范围不到天空的五分之一，且该目录在大红移处变得严重不完整；然而，该技术未来可应用于更大的目录，以获取基于观测的、关于 PTAs 可探测的预期 GW 信号的完整信息。