Searching for gravitational wave memory bursts with the Parkes Pulsar Timing Array
由超大质量黑洞合并等事件产生的引力辐射的各向异性爆发在太空中留下永久的印记。这样的引力波“记忆”（GWM）信号，原则上，通过脉冲星计时可以检测到脉冲星表观脉冲频率的突然变化。如果在GWM信号经过地球时监测到一个雷达阵列，那么这些雷达将同时出现脉冲频率的变化，其变化量随它们的天空位置以四极方式变化。在这里，我们描述了这样的事件的搜索算法，并将该算法应用到大约六年的数据从帕克斯脉冲星定时阵列。我们没有发现GWM事件，并设置一个上限的事件，可以检测到的速率。我们表明，使用简单的模型的黑洞合并率，这种非检测并不意外。
2014-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Status Update of the Parkes Pulsar Timing Array
帕克斯脉冲星定时阵列项目旨在通过毫秒脉冲星的定时直接探测引力波背景。本文介绍了这项工作的主要要求，并概述了最近和正在取得的进展。我们证明了毫秒双星的时间特性是足够的，技术进步是及时的，期望在十年内成功探测到引力波，或者排除所有目前的预测引力波背景形成的超大质量黑洞合并。
2009-12-14 astro-ph.GA
On detection of the stochastic gravitational-wave background using the Parkes pulsar timing array
我们使用频域相关技术来寻找脉冲星定时观测中各向同性随机引力波背景的特征。这些观测，其中跨度约12年，获得了64米帕克斯射电望远镜增强公共领域的观测从阿雷西博天文台。广泛的信号处理问题，独特的脉冲星定时和以前没有在文献中进行了讨论。这些影响包括二次删除，不规则的采样，和变量的错误，加剧了固有的频谱泄漏估计陡峭的红色频谱的引力波背景。这些观测结果与零假设一致，即没有引力波背景存在，置信度为76%。我们发现，检测统计是占主导地位的贡献，只有少数几个卫星，因为这个数据集的不均匀性。讨论了利用未来观测数据探测引力波背景特征的问题。
2011-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Einstein@Home Discovery of 24 Pulsars in the Parkes Multi-beam Pulsar Survey
我们已经进行了一个新的搜索在紧凑的双星系统中的Parkes多波束脉冲星巡天（PMPS）的数据，采用新的方法来消除多普勒调制的二进制运动。这使得对致密双星中的双星具有无与伦比的灵敏度。分布式志愿者计算项目Einstein@Home提供了大约17000 CPU核心年的计算时间，该项目具有大约1 PFlop/s的持续计算能力。在我们的搜索中，我们发现了24个新的双星，其中18个是孤立的双星，6个是双星系统的成员。尽管宽的滤波器组通道和相对较慢的采样时间的PMPS数据，我们发现具有非常大的比率的色散测量（DM）的自旋周期的恒星。PSR J1748-3009是已知DM最高的毫秒脉冲星（约420 pc/cc）。我们还发现了PSR J1840-0643，它是一个轨道周期为937天的双星系统，是已知的第四大双星系统。新的脉冲星J1750-2536可能属于罕见的中等质量双星。其中三个孤立的恒星在其发射中显示出长期的零或不稳定性，进一步增加了这个不断增长的家族。我们的发现证明了分布式志愿者计算对数据驱动天文学的价值，以及将新的分析方法应用于广泛搜索的数据的重要性。
2013-08-21 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Constraining ultralight vector dark matter with the Parkes Pulsar Timing Array second data release
利用帕克斯脉冲星计时阵列第二次数据发布，通过引力效应在纳赫兹频段搜寻超轻矢量暗物质，未发现信号，给出95%置信水平下局部暗物质密度上限，约束与标量暗物质搜索相当。
2022-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Search for an isotropic gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array
本研究利用帕克斯脉冲星计时阵列18年数据，在30颗毫秒脉冲星中探测到共同谱噪声过程，并发现其空间相关性与引力波背景一致（误报概率约0.02），证实了南天脉冲星数据在国际脉冲星计时阵列中的重要性。
2023-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Earth term in pulsar timing residuals is out of phase among the pulsars
我们的目的是解决一个误解，即所谓的“地球项”的脉冲星定时响应的引力波之间的一组脉冲星的相位。我们注意到，误解可能来自于地球术语是“连贯的”或“连贯地建立”的说法。我们澄清了作者在这些陈述中所说的“相干”的意思，指出“相干”并不意味着地球术语在这些恒星之间是同相的。利用由连续引力波引起的脉冲星计时残差，我们证明了地球项在不同的脉冲星之间并不一致，除了引力波源是边缘上的特殊情况，即当源的轨道倾角是$ι=π/2$或$3π/2$时。我们证明了同样的概念，使用脉冲星定时软件libstempo绘制地球条款从一组的脉冲星。
2021-08-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Pulsar timing noise and the minimum observation time to detect gravitational waves with pulsar timing arrays
脉冲星定时阵列对引力波的灵敏度在某种程度上受到定时噪声的限制。红色定时噪声--脉冲到达时间的随机漂移，具有红色光谱--在慢旋转的双星中普遍存在，并且已经在许多毫秒双星中被识别出来。定时噪声（例如来自超流体湍流）的现象学模型表明，定时噪声频谱在某个临界频率$f_c$以下趋于平稳，这可能有助于寻找引力波。我们通过计算最小观测时间，$T_{\rm min}(f_c)$，研究了这种影响的个别恒星，超过该引力波信号变得大于定时噪声高原。我们以两种方式做到这一点：1）以模型无关的方式; 2）以时间噪声的超流湍流模型为例说明如何约束中子星参数。我们表明，超流湍流模型可以再现数据定性从一些观测到的Parkes脉冲星定时阵列的一部分的脉冲星。我们进一步展示了如何$f_c$的值，无论是通过观察或理论，可以与$T_{\rm min}$。这提供了一个诊断，从而可以量化的有用的定时阵列探测器的引力波探测。
2015-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
On the evidence for a common-spectrum process in the search for the nanohertz gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array
毫微微赫兹频率的随机引力波背景可以通过一组毫秒脉冲的精确定时来探测。该背景在脉冲到达时间中产生低频噪声，该低频噪声将具有所有雷达共有的特征光谱和明确定义的空间相关性。最近，北美纳赫兹引力波合作天文台（NANOGrav）在其12.5年的数据集中发现了共谱成分的证据。在这里，我们报告的搜索使用的第二次数据发布的帕克斯脉冲星定时阵列的背景。如果我们被迫在两个NANOGrav模型$\unicode{x2014}$之间进行选择，一个具有共谱过程，另一个没有$\unicode{x2014}$，我们发现对共谱过程的强有力支持。然而，在本文中，我们考虑的可能性，分析遭受模型误指定。特别是，我们提出了模拟数据集，包含噪声与独特的频谱，但显示出强有力的证据，一个共同的频谱过程下的标准假设。帕克斯的数据显示，没有明显的证据，或反对，空间相关的引力波背景的海林斯-唐斯签名。假设我们确实观察到了背景的空间不相关成分的潜在过程，我们推断其振幅为$A = 2.2^{+0.4}_{-0.3} \times 10^{-15}$，单位为引力波应变，频率为$1\, \text{yr}^{-1}$。现有数据集和新数据集的扩展和组合将改善确定空间相关性的前景，而空间相关性是声称探测到引力波背景所必需的。
2021-08-11 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Eight New Radio Pulsars in the Large Magellanic Cloud
本文报道了在大麦云云中发现的八颗新射电双星。其中5颗是在对麦哲伦星云的帕克斯多波束巡天进行再处理时发现的，其余3颗是在帕克斯进行的一项新的高分辨率数据采集系统中发现的。由于射频干扰、视觉判断或必须分析的大量候选者，这些候选者可能在早期处理中被遗漏。其中一颗新发现的LMC脉冲星的色散测量值为273 pc cm $^{-3}$，几乎是先前已知最高值的两倍，使其可能是最遥远的LMC脉冲星。此外，我们提出了一个X射线点源位于SNR J0047.2 $-$ 7308在小麦哲伦云（SMC）的无线电脉冲搜索的零结果。虽然没有发现毫秒脉冲星，但这些发现使大麦哲伦星云中已知的旋转动力脉冲星数量增加了50%以上。使用LMC卫星的当前样本，我们使用贝叶斯分析将LMC中潜在可观测卫星的数量限制在57000 $^{+70000}_{-30000}$的95%可信区间内。帕克斯的新调查已完成$\sim$ 20%，预计将在LMC和SMC中产生最多6个毫秒的彗星。虽然它对短周期的地震波非常敏感，但这项新的调查对长周期的敏感性只略有增加。本次巡天的极限光度为125 mJy kpc $^2$，它覆盖了所有已知射电望远镜的前10%。大麦哲伦星系中的正常双星的光度函数与银河系盘面中的对应物是一致的。大麦哲伦星系的最大射电光度为$\sim 1000$ mJ/kpc $^2$。
2013-04-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the coalescence rate of supermassive black-hole binaries using pulsar timing
脉冲星定时观测被用来限制超大质量黑洞（SMBH）双星的合并率作为质量和红移的函数。与其他技术的间接约束相反，脉冲星定时观测提供了对黑洞合并率的直接约束。这是可能的，因为脉冲星计时对这些源在演化的最后阶段发射的引力波（GW）很敏感。我们发现，从最近发表的帕克斯脉冲星定时阵列数据计算的上限是略高于理论预测的红移低于10。在未来，随着时间精度的提高和更长的数据跨度，我们表明，GWs的非检测将排除某些特定类别的SMBH二进制合并模型中的可用参数空间。我们还表明，如果我们可以定时一组的时间到10纳秒的定时精度，例如，使用拟议的平方公里阵列，它应该是可能的，以检测一个或多个单独的SMBH二进制系统。
2011-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
A study of 10 Rotating Radio Transients using Parkes radio telescope
本文利用帕克斯望远镜对10颗旋转射电暂现源进行观测，测量了爆发率、频谱特性及流量上限，发现其单脉冲谱指数散布较窄，并识别出3颗可能为脉冲消零或弱脉冲星。
2024-02-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Advantages of Including Globular Cluster Millisecond Pulsars in Pulsar Timing Arrays
即使脉冲星定时阵列已经有可能通过在定时残差中找到四极相关来探测引力波背景，但这一目标尚未实现。基于一些理论依据，我们分析了在当前和未来的脉冲星定时阵列探测超大质量黑洞系综所发射引力波的计划中，将毫秒级的球状星团，特别是球状星团核心的毫秒级球状星团包括在内的一些优势。
2021-11-28 astro-ph.GA
Including Millisecond Pulsars inside the Core of Globular Clusters in Pulsar Timing Arrays
我们建议在脉冲星定时阵列实验中，在球状星团的核心内加入毫秒级脉冲星。由于它们彼此非常接近，它们的引力波引起的定时残差预计几乎相同，因为地球项和脉冲星项都是相关的。我们模拟了由均匀超大质量黑洞双星群体发射的引力波信号在球状星团核内毫秒级恒星上的时间残差。在这方面，Terzan 5已被采用作为一个球状星团的原型，在我们的模拟中，我们采用了类似的距离，核心半径，并包含在它的毫秒emissiar的数量。我们的结果表明，存在的时间残差之间的强相关的球状星团核心毫秒emissiar可以提供一个显着的引力波签名。因此，这一结果可以利用脉冲星定时的引力波的检测，特别是在与标准的互相关搜索进行的脉冲星定时阵列合作。
2021-10-21 astro-ph.GA
Detection of gravitational waves from the QCD phase transition with pulsar timing arrays
如果宇宙学的QCD相变是强的一级相变，并且持续足够长的时间，它会产生一个引力波的背景，可以通过脉冲星计时实验检测到。我们估计这样的背景的振幅和光谱形状，我们讨论了其可探测性的前景。
2010-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
An analysis of the timing irregularities for 366 pulsars
我们提供了一个分析的时间不规则性观察到的366颗恒星。在过去的36年里，使用Jodrell Bank天文台的76米Lovell射电望远镜进行了观测。这些数据集使我们能够在> 10年的时间尺度上对脉冲星定时噪声进行首次大规模分析，具有多个观测频率和大样本的脉冲星。我们的样品包括正常和回收的垃圾。的定时残差的最小的特征年龄的brachiars被证明是占主导地位的故障事件的恢复，而老brachiars看到的定时不规则性是准周期性的。我们强调，以前的模型，解释作为一个低频噪声过程的定时残差是不一致的观察。
2009-12-22 astro-ph.GA
High-precision search for dark photon dark matter with the Parkes Pulsar Timing Array
尽管经过几十年的实验努力，暗物质的本质仍然模糊不清。暗物质候选者的质量可以跨越很大的范围，它与标准模型部门的耦合仍然不确定。所有这些未知因素使得暗物质的探测极具挑战性。超轻暗物质，与$m \sim10^{-22}$电子伏特，建议调和观测和预测之间的分歧，从模拟小尺度结构的冷暗物质范例，同时保持与其他观测一致。由于其大的德布罗意波长和星系内的大的局域占据数，超轻暗物质表现得像一个相干振荡的背景场，其振荡频率取决于其质量。如果暗物质粒子是自旋为1的暗光子，例如$U(1)_B$或$U(1)_{B-L}$规范玻色子，它可以引起外部振荡力并导致测试质量的位移。这种效应可以通过高度稳定的毫秒射电星发出的无线电脉冲到达时间的周期性变化来观察。在这项研究中，我们寻找超轻暗光子暗物质（DPDM）的证据，使用14年的高精度观测的26颗恒星收集的帕克斯脉冲星定时阵列。虽然没有发现统计学上显著的信号，但我们对$U(1)_B$和$U(1)_{B-L}$ DPDM的耦合常数进行了限制。与其他实验相比，当暗光子质量小于$3\times10^{-22}$ ~eV（$10^{-22}$ ~eV）时，对$U(1)_{B}$（$U(1)_{B-L}$）方案的无量纲耦合常数$ε$的限制提高了两个数量级.
2021-12-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Parkes Pulsar Timing Array constraints on ultralight scalar-field dark matter
人们普遍认为，暗物质贡献了我们宇宙中大约四分之一的临界质量-能量密度。暗物质的性质目前尚不清楚，可能的成分的质量跨越近一百个数量级。超轻标量场暗物质由$m \sim 10^{-22}$ eV的极轻玻色子组成，通常被称为“模糊”暗物质，为标准冷暗物质模型在亚银河尺度上的一些挑战提供了有趣的解决方案。正如赫梅利尼茨基和鲁巴科夫所指出的，银河系中的这种标量场会产生一个频率为纳赫兹的振荡引力势，导致来自恒星的无线电脉冲到达时间的周期性变化。Parkes脉冲星定时阵列（PPTA）已经以两到三周的间隔监测了20毫秒的脉冲星超过十年。除了探测纳赫兹引力波外，PPTA还提供了在天体物理学可行的质量范围内直接搜索模糊暗物质的机会。我们分析了最新的PPTA数据集，其中包括2004年至2016年期间对26个卫星的定时观测。我们使用贝叶斯和频率论方法在这个数据集中搜索银河系中超轻暗物质的证据。未进行具有统计学意义的检测。因此，我们对当地的暗物质密度设置了上限。我们的限制，提高了以前的搜索的2到5倍，约束超轻玻色子的暗物质密度与$m \leq 10^{-23}$ eV低于$6\,\text{GeV}\,\text{cm}^{-3}$与地球附近的95%的信心。最后，我们讨论了探测天体物理上有利的质量范围$m \gtrsim 10^{-22}$ eV的下一代脉冲星计时设施的前景。
2019-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Principles of Gravitational-Wave Detection with Pulsar Timing Arrays
脉冲星计时利用高度稳定的脉冲星自转周期来研究许多天体物理学问题。特别是，脉冲星定时阵列利用一组非常好的定时器和它们的时间相关性作为一个具有挑战性的引力波探测器。事实证明，脉冲星定时阵列对超低频引力波特别敏感，这使得它们与其他引力波探测器互补。在这里，我们总结的基础知识，特别是对超大质量黑洞双星和宇宙弦，这有可能形成一个随机的引力波背景脉冲星定时阵列检测波段，并在这个具有挑战性的主题的科学目标。我们还简要概述了最近的主要脉冲星定时阵列合作的有趣结果，发现了与随机引力波背景兼容的共同频谱过程的强有力证据，并提到了一些新的观点，这些观点对于即将到来的射电天文台特别有趣，如500米孔径球面望远镜，MeerKAT望远镜和平方公里阵列。
2021-12-15 astro-ph.GA
Timing stability of millisecond pulsars and prospects for gravitational-wave detection
一个近似阵的高精度定时观测分析。20毫秒的脉冲（所谓的“定时阵列”）可能最终导致随机引力波背景的检测。这种检测的可行性和这种类型的实验所需的持续时间是由可实现的RMS的定时残差和定时稳定性所涉及的振荡器。我们目前的结果，第一个长期的，高精度的计时运动的大样本毫秒天文台用于引力波探测项目。我们发现，在我们的样本中的大多数卫星的定时残差不包含显着的低频噪声，可能会限制使用这些卫星长达十年的引力波探测工作。对于我们最精确的定时卫星，固有的不稳定性的卫星或观测系统的时间不规则性的五年的时间尺度低于100纳秒的水平。基于这些结果，确定了计划和正在进行的定时阵列工作的实际灵敏度曲线。我们的结论是，在五年到十年内通过脉冲星定时阵列的努力探测引力波背景的前景是好的。
2009-08-03 astro-ph.GA
TempoNest: A Bayesian approach to pulsar timing analysis
一个新的贝叶斯软件包的脉冲星定时数据分析的TempoNest的形式，它允许强大的确定的非线性脉冲星定时的解决方案，同时与一系列额外的随机参数。这包括红色自旋噪声和色散测量变化，使用噪声的幂律描述，或通过模型独立的方法，参数化信号中各个频率的功率。我们使用TempoNest表明，在欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和国际脉冲星定时阵列（IPTA）中，在代表当前数据集的噪声水平下，线性定时模型可以低估定时解决方案的不确定性高达一个数量级。我们还展示了如何在不同的定时模型和随机参数之间进行贝叶斯模型选择，例如，通过证明在脉冲星B1937+21中，数据中的色散测量变化和自旋噪声都是由简单的幂律优化建模的。最后，我们表明，不包括随机参数同时与定时模型可能会导致不可预测的变化，估计的不确定性，损害了从这样的分析中提取的科学结果的鲁棒性。
2013-10-08 astro-ph.GA astro-ph.IM
Pulsar Timing Techniques
我们描述的程序，细微差别，问题，并在创建到达时间（TOA），残差和误差条从一组无线电脉冲星定时数据的选择。我们讨论了不匹配的模板的问题，宽带后端引入的问题，该问题的可能解决方案，并纠正各种观测系统引入的偏移。
2013-09-06 astro-ph.GA astro-ph.IM
