NANOGrav 11 年数据集：来自单个超大质量黑洞双星的引力波限制

观测表明几乎所有星系中心都包含超大质量黑洞 (SMBHs)。当星系合并时，其组成黑洞形成 SMBH 双星 (SMBHBs)，发出可由脉冲星计时阵列 (PTAs) 探测的低频引力波 (GWs)。我们已在最近发布的北美纳赫兹引力波天文台 (NANOGrav) 11 年数据集中搜索来自圆轨道单个 SMBHBs 的 GWs。由于我们在数据中未发现 GWs 的强证据，我们对这类源作为 GW 频率和天区位置的函数的 GWs 强度给出了 95% 上限。我们在 $f_\mathrm{gw}= 8$ nHz 处对 GW 应变给出天空平均上限 $h_0 < 7.3(3) \times 10^{-15}$。我们还开发了一种利用“dropout”参数确定每颗脉冲星中特定信号显著性的技术，作为识别单个脉冲星测量中伪信号的方法。我们利用对 GW 应变的上限给出了单个 SMBHBs 距离的下限。在最灵敏天区，我们排除了在 120 Mpc 内发射 $f_\mathrm{gw}= 8$ nHz GWs 且 $\mathcal{M} = 10^9 \, M_\odot$ 的 SMBHBs，以及 5.5 Gpc 内 $\mathcal{M} = 10^{10} \, M_\odot$ 的 SMBHBs。我们还确定室女座星系团中不存在 $\mathcal{M} > 1.6 \times 10^9 \, M_\odot$ 发射 GWs 的 SMBHBs。最后，基于 Two Micron All-Sky Survey (2MASS) 中的星系和 Illustris 宇宙学模拟项目的合并率，我们估计了给定当前应变上限潜在可探测源的数量。75,000 个本地宇宙实现中只有 34 个包含可探测源，由此我们得出结论：鉴于当前对 GWs 的灵敏度，我们未探测到任何单个源并不令人意外。