NANOGrav 12.5 年数据集：一种计算高效的偏心双星搜索流水线及对 3C 66B 中偏心超大质量双星候选体的约束

基于电磁观测，射电星系 3C 66B 被假设其中心存在一个超大质量黑洞双星（SMBHB）。其表观 1.05 年周期与低红移（$\sim0.02$）使其成为利用脉冲星计时阵列（PTA）实验搜寻低频引力波（GWs）的有趣试验台。该源已历经多次针对圆形 SMBHB 连续引力波的搜索，对其 GW 振幅与啁啾质量给出了逐步更严格的约束。本文中，我们开发了一种在 PTA 数据集中进行偏心 SMBHB 贝叶斯定向搜索的流水线，并通过将其应用于具有不同注入信号强度的模拟数据集来检验其效能。我们还利用 NANOGrav 12.5 年数据集，采用含仅地球项及地球+脉冲星项贡献的 PTA 信号模型，使用该流水线搜寻 3C 66B 中真实的偏心 SMBHB 源。受限于我们的 PTA 信号模型，仅当初始偏心率 $e_0<0.5$ 且对称质量比 $\eta>0.1$ 时我们得到有意义结果。我们在数据中未发现偏心 SMBHB 信号证据，因而对 $e_0<0.5$ 且 $\eta>0.1$ 的仅地球项与地球+脉冲星项搜索分别给出 PTA 信号振幅 95% 上限 $88.1\pm3.7$ ns 与 $81.74\pm0.86$ ns。类似的啁啾质量 95% 上限为 $(1.98 \pm 0.05) \times 10^9\,M_{\odot}$ 与 $(1.81 \pm 0.01) \times 10^9\,M_{\odot}$。这些上限虽不如 NANOGrav 12.5 年数据集中圆形双星搜索所得严格，但与由电磁观测建立的 3C 66B 的 SMBHB 模型一致。