速度之需：利用脉冲星计时阵列对引力波背景进行贝叶斯谱表征的快速重拟合技术

脉冲星计时阵列（PTA）近期发现了纳赫兹频率随机引力波背景（SGWB）的证据。约束其谱特征将揭示其起源。为此，我们必须理解每颗脉冲星中的数据和建模条件如何影响 SGWB 谱恢复精度与准确度，这通常需要对真实数据集和大规模模拟进行许多贝叶斯分析，而这些分析缓慢且计算繁重。为应对此问题，我们开发了几种作用于 SGWB 中间分析产物的新型快速方法。这些技术将 SGWB 谱模型重拟合到先前计算的计时功率谱贝叶斯后验估计上。我们在模拟 PTA 数据集和 NANOGrav 12.5 年数据集上测试了我们的新技术，在后者中我们的重拟合后验与当前全生产级流水线的 Hellinger 距离——在完全相同分布时为 0、零重叠时为 1——小于 0.1。我们的技术比生产级似然快约 $10^2$–$10^4$ 倍，且随着 PTA 加入新脉冲星或观测而以更有利的方式（亚线性）扩展。我们的技术还使我们能够确证，PTA 数据集中的 SGWB 谱表征由计时最长的脉冲星和测量最精确的功率谱密度所驱动。事实上，NANOGrav 12.5 年数据集中发现的公共过程谱特性仅通过分析了全部 45 颗脉冲星中约 14 颗计时最长的脉冲星即得出了，并且我们发现当纳入高于约 50 纳赫兹的引力波频率时，公共过程幂律模型发生“变浅”。我们技术的实现作为软件套件公开可用，以支持快速且灵活的 PTA SGWB 谱表征与模型选择。