Reducing instrumental errors in Parkes Pulsar Timing Array data
本文利用METM和MTM校准与到达时间估计方法处理帕克斯脉冲星计时阵列9.6年数据，显著降低白噪声（最多六倍），并缓解红噪声，提升计时阵列灵敏度。
2024-07-29 astro-ph.IM
A Trans-dimensional Bayesian Approach to Pulsar Timing Noise Analysis
脉冲星计时残差数据中的本征噪声建模对于引力波探测和脉冲星计时（天文）物理研究具有重要意义。雷达中的噪声预算是几种研究得很好的效应的集合，包括辐射计噪声、脉冲相位抖动噪声、色散测量（DM）变化和低频自旋噪声。然而，随着脉冲星定时数据的不断改进，非平稳和非幂律噪声项开始显现，这是目前的噪声分析技术没有很好地建模。在这项工作中，我们使用跨维的方法来模拟这些非平稳和非幂律效应，通过使用小波基和插值为基础的自适应谱建模。在这两种情况下，小波的数量和内插频谱中的控制点的数量都是自由参数，它们受到数据的约束，然后在最终的推断中被边缘化，从而完全结合了我们对噪声模型的忽略。我们表明，这些新的方法优于标准技术时，非平稳和非幂律噪声存在。我们还表明，这些方法返回的结果与标准的分析时，没有这样的信号是存在的。
2016-01-04 astro-ph.IM
Bayesian pulsar timing and noise analysis with Vela.jl: the wideband paradigm
本文介绍Vela.jl软件包，首次实现脉冲星计时宽带范式，可直接从频率分辨积分脉冲轮廓同时导出到达时间和色散量测量，并用NANOGrav 12.5年数据验证。
2025-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Low-rank approximations for large stationary covariance matrices, as used in the Bayesian and generalized-least-squares analysis of pulsar-timing data
许多数据分析问题涉及描述平稳噪声过程的协方差的大型稠密矩阵;求逆这些矩阵的计算成本，或等效地求解包含它们的线性系统，通常是分析的实际限制。我们描述了两个一般的，实用的，准确的方法来近似平稳协方差矩阵的低秩矩阵产品，精心挑选的频谱成分。这些方法可用于在许多情况下大大加速数据分析方法，例如脉冲星定时残差的贝叶斯和广义最小二乘分析。
2014-07-24 astro-ph.IM gr-qc
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
Proper motions of 15 pulsars: a comparison between Bayesian and frequentist algorithms
本文给出了南山25米射电望远镜定期观测到的15颗恒星的自行。使用了两种方法，即频率论方法（Coles等人，2011年）和贝叶斯方法（Lentati等人，2014年），并对结果进行了比较。我们证明了这两种方法可以应用于年轻的脉冲星数据集，表现出大量的时间噪声与陡峭的谱指数，并给出一致的结果。测得的位置也与甚长基线干涉测量位置一致。首次得到了四颗双星的自行，并对五颗双星的自行进行了改进。
2016-05-27 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Beyond the Simple Power Law: A Bayesian Analysis of 897 Pulsar Spectra
Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics & Faculty of Arts and Sciences, Beijing Normal University（北京师范大学前沿交叉学科研究院与文理学院）；Khoury College of Computer Sciences, Northeastern University（东北大学库里计算机学院）；Institute for Gravitational Wave Astronomy, Henan Academy of Sciences（河南省科学院引力波天文研究所）
本文通过贝叶斯分析发现，脉冲星光谱中复杂形状（如曲率或断点）更为常见，挑战了传统简单幂律主导的观点，并识别出74个GHz峰值光谱脉冲星。
2026-02-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bayesian pulsar timing and noise analysis with Vela.jl: an overview
本文介绍 Vela，一个基于 Julia 的贝叶斯脉冲星计时与噪声分析软件包，提供完整非线性模型的并行实现，并附 Python 绑定 pyvela，强调可靠性与窄带范式下的使用。
2025-05-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bayesian cross validation for gravitational-wave searches in pulsar-timing array data
引力波数据分析需要复杂的统计噪声模型，以便从数据中提取高度模糊的信号。在贝叶斯模型比较中，我们通过比较它们的边际可能性来选择模型。然而，这种计算在数值上是充满的，并且可能对参数先验规范中的任意选择敏感。在贝叶斯交叉验证中，我们通过计算训练数据集中模型参数的贝叶斯后验来表征模型的拟合度和预测能力，然后使用该后验来计算不同测试数据集的平均可能性。由此产生的交叉验证分数很容易计算;它们对先前的调整不敏感;并且它们以牺牲预测性能为代价惩罚了过度拟合训练数据的不必要的复杂模型。在这篇文章中，我们讨论了交叉验证的背景下，脉冲星定时阵列数据分析，我们将其应用到模拟脉冲星数据（成功地选择了正确的频谱指数的随机引力波背景），并从NANOGrav 11年的释放脉冲星数据集（它令人信服地有利于一个模型，代表了一个短暂的功能，在星际介质）。我们认为，交叉验证提供了一个有前途的替代贝叶斯模型比较，我们讨论了它的使用引力波检测，通过选择或反驳模型，包括一个引力波组件。
2019-04-10 astro-ph.IM gr-qc
Radio Pulsar Style Timing of Eclipsing Binary Stars from the ASAS Catalogue
光时间效应（LTE）是观察者与任何类型的周期性事件之间的距离随时间变化时观察到的。这种距离变化的通常原因是由于一个或多个附加物体的引力影响而引起的关于系统重心的反射运动。我们分析了5032日食接触（EC）和分离（ED）的二进制从全天自动巡天（ASAS）目录检测日食的时间，这可能是由于LTE效应的变化。为此，我们使用一种方法，已知从无线电脉冲星定时脉冲星的模板无线电脉冲被用作参考来测量收集的脉冲到达的时间。在我们的分析作为一个模板的光度时间序列从ASAS，我们使用一个最佳拟合的三角级数表示的光变曲线的一个给定的EC或ED。随后，O-C图是通过比较模板的光变曲线与光变曲线从一个给定的时间序列的子集。我们在O-Cs中检测到的大多数变化对应于线性周期变化。其中三个显示了不止一个完整的LTE轨道的证据。对于这些物体，我们获得了初步的轨道解。我们的研究结果表明，在射电脉冲星定时的定时分析，可以有效地用于研究大数据集的光度测量。
2012-04-17 astro-ph.IM astro-ph.SR
Accelerated Bayesian model-selection and parameter-estimation in continuous gravitational-wave searches with pulsar-timing arrays
我们描述了几种新的技术，加速贝叶斯搜索连续引力波发射的超大质量黑洞二进制脉冲星定时阵列。这些技术减轻了搜索维数的问题增加与脉冲星阵列的大小，所产生的必须包括一个额外的参数，每个脉冲星作为阵列扩展。这个额外的参数对应于搜索的相位的引力波，因为它传播通过每个脉冲星，使我们可以连贯地包括脉冲项在我们的搜索策略。我们的技术使分析易于使用强大的证据评估包，如MultiNest。我们发现我们的技术与参数估计和贝叶斯因子评估与完整的信号模板进行了良好的协议，并得出结论，这些技术使脉冲星定时阵列的连续引力波信号的检测和表征优秀的第一刀工具。重要的是，在低到中等的信噪比下，分析加速的因子可以> 100，允许系统注入和信号恢复的严格程序，以在贝叶斯形式体系内建立稳健的检测标准。
2014-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A Bayesian parameter estimation approach to pulsar time-of-arrival analysis
脉冲星计时阵列对超低频引力波的灵敏度不断提高，有望在未来5-10年内实现直接引力波探测。虽然在提高望远镜灵敏度、探测稳定的毫秒级射电望远镜和改进计时软件方面正在作出许多并行的努力，但有理由相信，用于精确确定射电望远镜脉冲到达时间的方法可以改进。更具体地说，这些TOA的不确定性，这强烈影响通过脉冲星定时检测GW的能力，确定可能是不可靠的。我们提出了两种贝叶斯方法产生脉冲星TOA开始从脉冲星的“搜索模式”的数据和预折叠的数据。这些方法被应用到模拟玩具模型的例子，在这个初步的工作中，我们专注于在折叠期间的不确定性问题。我们的分析的最终结果表示在后验概率分布的形式的信号参数（包括TOA）从一个单一的观察。
2011-03-02 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Bayesian inference for pulsar timing models
毫秒双星极其规则的周期性射电辐射使它们成为研究中子星天体物理学、广义相对论和低频引力波的有用工具。这些研究要求观测到的脉冲到达时间符合复杂的时间模型，该模型描述了许多效应，如源的天体测量、脉冲星自旋的演变、双星伴星的存在以及脉冲通过星际介质的传播。在本文中，我们讨论了使用贝叶斯推断获得脉冲星定时解决方案的好处。这些好处包括验证线性化最小二乘模型拟合时，他们是正确的，和参数的不确定性的适当表征时，他们不是;纳入先验参数信息和相关噪声模型;和贝叶斯比较替代定时模型。我们描述了我们的计算设置，它结合了Tempo 2的定时模型与嵌套采样积分MultiNest。我们比较了使用贝叶斯推断和线性化最小二乘法生成的三个天线的时序解决方案：B1953+29，J2317+1439和J1640+2224，这表明了我们所讨论的各种好处。
2014-02-15 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
A Parallelized Bayesian Approach To Accelerated Gravitational-Wave Background Characterization
利用脉冲星定时阵列表征纳赫兹频率的引力波（GW）需要不断扩展数据集和监视器。而随机GW背景的检测是基于测量脉冲星间相关性的独特模式，表征背景的频谱是由编码在单个脉冲星时间序列的功率谱中的信息驱动的。我们提出了一种新的技术，快速贝叶斯随机GW背景的特征，是完全并行的脉冲星数据集。这种因子化的李克图（FL）技术使一个模块化的方法来参数估计的GW背景，多阶段的模型选择的频谱常见的随机过程和四极脉冲星间的相关性，和统计交叉验证的测量信号之间的独立脉冲星子阵列。我们证明了这种技术的有效性与完整的脉冲星定时阵列的可能性，但在所需的时间的一小部分。我们的技术快速，易于实现，并且可以将新数据和数据库与传统数据集相结合，而无需重新分析后者。
2022-03-31 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Generative pulsar timing analysis
一种新的贝叶斯方法的折叠脉冲星定时数据的分析，允许同时评估的脉冲轮廓的演变，无论是在频率或时间，以及定时模型和额外的随机过程，如红自旋噪声，或分散措施的变化。我们使用“shapeland”-一个完整的正交正常的基函数，使我们能够重新创建任何物理轮廓形状的脉冲轮廓模型。然后可以将轮廓中的任何演变描述为任意数量的独立轮廓，或者使用某种函数形式。我们进行模拟比较这种方法与脉冲星时序分析的既定方法，并证明不同的进化方案之间的模型选择使用贝叶斯证据。%s我们的方法的简单性允许许多可能的扩展，例如在脉冲轮廓中包括相关噪声的模型，或者由于散射而加宽脉冲轮廓。因此，虽然它与标准脉冲星定时分析方法有明显的不同，但它对新的和当前的数据集都有明确的应用，例如欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和国际脉冲星定时阵列（IPTA）的数据集。
2015-01-08 astro-ph.IM
Pulsar Timing Arrays require hierarchical models
针对脉冲星计时阵列（PTA）项目中无信息先验导致引力波信号参数估计偏差的问题，提出分层贝叶斯建模的合适先验，联合描述脉冲星集合及各分量特性，建议重新评估PTA结果。
2024-11-27 astro-ph.IM gr-qc
Argus: JAX state-space filtering for gravitational wave detection with a pulsar timing array
Argus 是一个高性能 Python 包，基于 JAX 和状态空间模型，利用 Kalman 滤波实现脉冲星计时阵列中纳赫兹引力波的高效 Bayesian 探测。
2025-10-13 astro-ph.IM
Model Dependence of Bayesian Gravitational-Wave Background Statistics for Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列（PTA）搜索的引力波背景（GWB）通常包括时间相关的“红”噪声模型固有的每个脉冲星。使用一个简单的模拟PTA数据集与注入GWB信号，我们表明，所使用的红噪声模型的细节，包括振幅先验的选择，甚至是有红噪声，有一个显着的影响GWB统计，包括上限和GWB振幅的估计。我们发现，标准使用的均匀先验的红噪声幅度导致95%的上限，从单侧贝叶斯可信区间计算，这是小于注入GWB幅度的50%的时间。此外，GWB的幅度估计系统地低于注入值10- 40%，这取决于为固有红噪声选择的模型和先验。我们计算模型和先验选择的影响，并演示了如何“辍学”模型，它允许灵活使用的红噪声模型在贝叶斯方法，可以提高GWB估计。
2020-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Characterizing the effects of pulse shape changes on pulsar timing precision
本文提出表征脉冲星脉冲形状变化（抖动）的技术，并量化其对到达时间估计的影响，以提升计时精度，服务引力波天文学。
2024-11-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Robust Bayesian non-linear pulsar timing and noise analysis using a sequential data-tempered ensemble sampler
Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育研究所特里凡得琅分校）
本文提出一种以数据大小为退火参数的顺序集成MCMC方法，用于贝叶斯脉冲星计时与噪声分析，通过渐进增加数据量实现可靠收敛并降低计算成本，并在NANOGrav 12.5年数据上验证了其有效性。
2026-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching for A Generic Gravitational Wave Background via Bayesian Nonparametric Analysis with Pulsar Timing Arrays
引力波背景是宇宙中所有源产生的引力波叠加的结果。以往的脉冲星定时阵列探测这样的背景的努力假设它是一个各向同性高斯背景与幂律谱。然而，当源的数量有限时，背景可能是非高斯的或者频谱可能不是幂律的。相应地，先前的分析可能不起作用。本文采用贝叶斯非参数分析方法来检测一般的引力波背景，该方法直接对由引力波背景引起的脉冲星定时信号的可行形状进行约束，允许背景的形式更加灵活。我们的贝叶斯非参数分析将推断数据中是否存在引力波背景，并估计表征背景的参数。在一般情况下，这种方法比传统的假设背景谱服从幂律的方法有效得多。虽然我们讨论的背景集中在脉冲星定时阵列，分析本身是直接适用于检测和表征任何信号，从大量的天体物理事件的叠加。
2014-10-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Searching for Gravitational Wave Bursts via Bayesian Nonparametric Data Analysis with Pulsar Timing Arrays
引力波爆发是一个包罗万象的信号类别，其持续时间短于观测周期。本文将一种新的引力波数据分析方法--贝叶斯非参数方法应用于脉冲星定时阵观测的引力波探测问题。在贝叶斯非参数学中，约束被设置在函数空间上，可以合理地认为函数空间可以表征引力波信号的范围。这与目前采用或提出的方法不同，这些方法侧重于引入参数信号模型或寻找多余的功率作为引力波信号存在的证据。我们的贝叶斯非参数分析方法解决了两个问题：（1）调查，如果一个引力波爆发存在于数据中;（2）推断源的天空位置和爆发的持续时间。与Finn \& Lommen提出的方法相比，本文的方法在两个方面有所改进：（1）通过加入引力波信号平滑的先验知识来估计爆发持续时间，而Finn \& Lommen忽略了这一点;（2）我们通过对所有可能的参数进行边缘化来执行完整的贝叶斯分析，并提供关于引力波存在的鲁棒推断，而Finn \& Lommen选择优化参数，这将增加虚警风险，也低估了参数的不确定性。
2014-05-30 astro-ph.IM gr-qc
Noise-marginalized optimal statistic: A robust hybrid frequentist-Bayesian statistic for the stochastic gravitational-wave background in pulsar timing arrays
观测显示，几乎所有星系的中心都有超大质量黑洞（SMBH）。当星系合并时，这些SMBH形成SMBH双星（SMBHB），发射低频引力波（GW）。这些源的非相干叠加产生一个随机GW背景（GWB），可以观察到脉冲星定时阵列（PTA）。最优统计量是GWB幅度的频率估计量，其专门寻找由GWB引起的空间相关性。在本文中，我们介绍了一种改进的方法来计算最佳的统计，边缘化的红噪声在个别的光谱。我们使用模拟来证明，这种方法更准确地确定GWB的强度，我们使用噪声边缘化的最佳统计比较的重要性，偶极子，和Hellings-Downs（HD）的空间相关性和执行天空扰频。
2018-08-13 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Photometric Redshift with Bayesian Priors on Physical Properties of Galaxies
我们提出了一个概念验证分析光度红移与贝叶斯先验的物理性质的星系。这个概念特别适合于即将到来的/正在进行的大型成像调查，其中只有几个宽带滤波器可用，并且很难打破多色空间中的一些退化。我们使用恒星星族合成代码构建星系的模型模板，并将贝叶斯先验应用于恒星质量和恒星形成率等物理性质。这些先验是红移的函数，它们以观测动机的方式有效地随时间演化模板。我们证明，先验知识有助于减少简并，并提供显着改善光度红移。此外，我们表明，模板误差函数，它纠正了系统通量误差的模型模板作为一个函数的休息帧波长，提供了进一步的改进。我们的技术的一个很大的优势是，我们同时测量红移和星系的物理性质在一个完全自洽的方式，不同的两步测量不同的模板经常在文献中进行。人们可能有理由担心，物理先验的偏见推断星系的属性，但我们表明，偏见是小于系统的不确定性，从SED拟合推断的物理特性，因此不是一个主要问题。我们将在正在进行的Hyper Suprime-Cam调查中广泛测试和调整先验，并将在未来公开代码。
2015-01-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
New advances in the Gaussian-process approach to pulsar-timing data analysis
在这项工作中，我们回顾了高斯过程的理论在脉冲星定时数据分析中的噪声建模的应用，我们推导出各种有用的和优化表示的似然表达式，需要在脉冲星定时阵列数据集上的贝叶斯推断。由此产生的观点和形式主义导致我们两个改进的参数采样方案的启发吉布斯采样。新方案的链自相关长度大大低于目前用于脉冲星定时数据分析的马尔可夫链蒙特卡罗方法，可能会加快贝叶斯推断的数量级。新方案可用于全噪声模型分析的大型数据集组装的国际脉冲星定时阵列合作，这提出了一个严重的计算挑战，现有的方法。
2014-07-07 astro-ph.IM gr-qc
The sensitivity of pulsar timing arrays
本文导出了脉冲星定时阵（PTA）对单色引力波源和各向同性随机引力波背景的灵敏度曲线的简单解析表达式。这些推导在频率论和贝叶斯框架中进行，并在模拟PTA数据集中用数值注入和恢复来验证结果。的频率论和贝叶斯方法的一致性被证明和结果被用来强调一个事实，即PTA的灵敏度曲线不仅取决于PTA本身的属性，但也观察到的引力波源的属性。
2014-08-04 astro-ph.IM gr-qc
QuickGWecc: Fast Bayesian pipeline for searching eccentric binaries in pulsar timing array data
Foundation for Research & Technology – Hellas（希腊研究与技术基金会）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Indian Institute of Science Education and Research Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究学院特里凡得琅分校）；Washington State University（华盛顿州立大学）
研究旨在在脉冲星计时阵列数据中搜索相对论偏心轨道上单个超大质量黑洞双星的连续引力波，提出快速有效的贝叶斯管道QuickGWecc，扩展QuickCW框架，通过特殊参数更新方式提高效率，经模拟数据集验证，使偏心双星搜索在计算上可行。
2026-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Hierarchical Bayesian method for detecting continuous gravitational waves from an ensemble of pulsars
在寻找来自已知恒星的引力波信号时，已经使用独立搜索来处理目标。在这里，我们使用一个分层贝叶斯框架来结合从单个源的观测两个目的：产生一个检测统计的整个合奏的源内的搜索，并估计超参数的脉冲星椭圆率的基本分布。这两个目的都要求我们假设椭圆率分布的某种函数形式，作为原理的证明，我们采用两个玩具分布。一个是指数分布，由其平均值定义，另一个是由其宽度定义的半高斯分布。我们表明，通过将一个共同的参数化的先验椭圆率分布，我们可以更有效地检测引力波从整个合奏的源，而不是试图结合一个简单的非层次的方法的意见。这可能使我们能够在有信心检测到任何单个源之前从系综中检测到引力波。我们还使用LIGO第六次科学运行的92颗卫星的数据应用这种方法。没有发现信号的证据，但$3.9\ee{-8}$和$4.7\ee{-8}$的90\%上限分别设定在假设的指数椭圆分布的平均值和假设的半高斯椭圆分布的宽度上。
2018-09-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Use Model Averaging instead of Model Selection in Pulsar Timing
针对脉冲星计时阵列（PTA）引力波搜索中贝叶斯推断的“循环分析”错误，提出用尖峰-板条先验实现单次模型平均，解决模型简化与推断可靠性的矛盾。
2024-11-27 astro-ph.IM gr-qc
Scalable continuous gravitational wave detection in PTA data with non-parametric red noise suppression and optimal pulsar selection
National Gravitation Laboratory, MOE Key Laboratory of Fundamental Physical Quantities Measurements, Department of Astronomy and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学天文系与物理学院）；The University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校）；IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文提出一种高效频繁ist方法，通过非参数红色噪声抑制和最优脉冲星选择，实现大规模PTA中连续引力波检测的可扩展性，相比贝叶斯方法更高效。
2026-04-09 astro-ph.IM gr-qc
The NANOGrav 12.5-Year Data Set: The Frequency Dependence of Pulse Jitter in Precision Millisecond Pulsars
低频引力波实验需要最稳定的毫秒级射电望远镜阵列提供最高的计时精度。几个已知的噪声源在短时间尺度上的单个无线电脉冲星观测是很好地描述了一个简单的模型的三个组成部分：模板拟合从一个有限的信噪比，脉冲相位/幅度抖动从单脉冲随机性，闪烁误差从短时间尺度星际散射变化。目前，模板拟合误差占主导地位，但随着射电望远镜向更高的信噪比迈进，抖动成为大多数毫秒脉冲星的下一个主导术语。了解抖动的统计数据对于正确表征到达时间的不确定性至关重要。我们的特点的射频依赖的抖动使用的数据在北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）定时程序的48个卫星。我们检测到显着的抖动在43的pixels和测试几个功能的形式，其频率依赖性，我们发现显着的频率依赖性为30 pixels。我们发现适度的均方根抖动与脉冲宽度（R = 0.62）和配置文件组件（R = 0.40）的数量的相关性;单脉冲均方根抖动通常是脉冲相位的1%。使用幂律模型的所有样本的平均频率依赖性指数为-0.42。我们研究了PSR~B1937+21脉冲间的抖动变化，发现与主脉冲均方根抖动没有明显的偏差。我们还测试了抖动的时间变化，在两个雷达，发现系统可能会导致高精度雷达的结果。脉冲星定时阵列分析必须正确地模拟抖动作为探测器内噪声的重要组成部分。
2018-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improving Pulsar Timing Precision with Single Pulses
在高信噪比条件下，脉冲到达时间（TOA）的测量误差主要是由脉冲星辐射轮廓在自转过程中的准随机变化引起的。像测量噪声一样，这种噪声只会随着观测时间的平方根而减少，这对未来使用大口径望远镜（例如500米口径球面望远镜和平方公里阵列）进行脉冲星计时活动构成了重大挑战。我们提出了一种新的脉冲星定时方法，试图近似脉冲到脉冲的变化与一个小家庭的“基础”脉冲。如果脉冲星数据在许多旋转上积分，则该基础可以用于测量子脉冲结构。或者，如果高时间分辨率数据可用，则可以使用该基础来“标记”单个脉冲并产生最佳定时模板。与现实的模拟，我们表明，这些应用程序可以显着减少脉冲到脉冲的变化对TOA的影响。使用高时间分辨率的数据从明亮的PSR J 0835 -4510（船帆座），我们证明了25-40%的TOA精度的提高。至关重要的脉冲星定时应用，我们进一步建立，这些技术产生的TOA与高斯残差。这一水平的改进使达到所需TOA精度所需的望远镜时间减半。虽然一些收益可以实现与现有的数据，最大的改进结果从'标记'的方法，这反过来又需要在线或事后分析的单脉冲，一个重要的考虑因素，为未来的仪器设计。
2015-06-12 astro-ph.IM
Gravitational Wave Statistics for Pulsar Timing Arrays: Examining Bias from Using a Finite Number of Pulsars
最近，许多不同的脉冲星定时阵列（PTA）合作报告了强有力的证据，在他们的数据集中的一个共同的随机过程。所报告的振幅与先前计算的上限处于紧张状态。在本文中，我们研究如何使用一个子集的一个集的一个样本偏差贝叶斯上限恢复。我们生成500个模拟PTA数据集的基础上NANOGrav 11年的数据集注入随机引力波背景（GWB）。然后，我们通过对单个脉冲星的似然性进行采样来计算上限，并通过PTA似然性的因子分解版本将它们组合起来，以使用不同数量的脉冲星来获得GWB振幅的上限。我们发现，它是可能的，以恢复上限（95\%可信区间）\textit{below}注入值，它是显着更有可能发生这种情况时，使用一个子集来计算的上限。当挑选样本以引起最大可能的偏差时，我们发现在10.6%（500个中的53个）的实现中，回收的95%贝叶斯上限低于注入值。此外，我们发现，如果我们选择一个子组的双极子，以获得一个较低的上限比使用全组的双极子时，从这500个实现获得的上限的分布被转移到较低的幅度值。
2022-06-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bayesian evidence: can we beat MultiNest using traditional MCMC methods?
马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法已经彻底改变了贝叶斯数据分析多年来，使直接计算后验概率密度可行的现代工作站。然而，先验预测的计算，贝叶斯证据，已被证明是非常困难的标准技术。在这项工作中，提出了一种方法，让一个计算贝叶斯证据只使用标准MCMC算法，如大都会黑斯廷斯的结果。这种新方法与其他方法（如MultiNest）进行了比较，在某些情况下大大优于后者。在这项工作中考虑的玩具问题之一是模拟脉冲星定时数据的分析，遇到脉冲星定时阵列项目。该方法在天体物理、宇宙学和粒子物理等领域也有一定的应用价值。
2009-11-11 astro-ph.IM gr-qc
Measuring clock jumps using pulsar timing
在本文中，我们研究的统计信号处理算法来衡量即时本地时钟跳从多个时钟的定时数据。我们的算法是基于贝叶斯统计的框架。为了使贝叶斯算法适用于有限的计算资源，我们致力于分析无关参数的边缘化。我们发现，广泛使用的参数脉冲星定时系统，“Efac”参数，可以分析边缘化。这将高斯似然性降低到与学生$t$分布非常相似的函数。文中还说明了我们求解极大似然估计量的迭代方法。利用云南昆明40米射电望远镜的脉冲星计时数据，验证了该方法的应用，其钟跳精度可达80 ns。这样的精确度可与目前使用卫星的商业时间传递服务相媲美。我们希望目前的方法可以帮助发展自主脉冲星时标。
2019-06-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Applying Bayesian Inference to the first International Pulsar Timing Array data challenge
这是我用来分析IPTA挑战1数据集的技术的一个非常简短的总结。我尝试了很多方法，失败的比成功的多，但最终我发现了两种方法，它们似乎是基于使用开放数据集进行的测试。一种方法直接使用时域数据，另一种方法使用数据的专门构造的傅立叶变换。通过TEMPO 2运行原始数据，以产生用于分析的减少的定时残差。使用标准马尔可夫链蒙特卡罗技术从模型参数的后验分布函数产生样本。模型参数包括阵列中每个脉冲星的引力波振幅和谱斜率，以及白噪声振幅。虽然红色时序噪声仅包含在数据集3中，但我发现有必要在所有分析中包含有效的红色噪声，以解释TEMPO 2时序拟合引入的一些杂散效应。这为每个脉冲星增加了一个额外的振幅和斜率参数，所以我的36个脉冲星残差的整体模型有110个参数。作为使用有效红噪声模型的替代方案，我还尝试在寻找引力波信号的同时，同时重新拟合时序模型模型，但由于目前尚不清楚的原因，这种方法并不十分成功。我简单地评论一下可以改进算法的方法。我对三个封闭（盲）数据集中引力波振幅的最佳估计是：（1）$A=(7.3\pm 1.0)\times 10^{-15}$ ;（2）$A=(5.7\pm 0.6)\times 10^{-14}$ ;（3）$A=(4.6\pm 1.3)\times 10^{-15}$。
2012-09-28 astro-ph.IM gr-qc
Improving pulsar-timing solutions through dynamic pulse fitting
本研究提出一种基于基函数的动态脉冲计时方法，可适配脉冲形状随时间演化，应用于PSR J1103−5403验证其模式转换特性，提升计时精度与引力波探测信噪比。
2023-06-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
How to take the interstellar weather with you in pulsar timing analysis
在这里，我们提出了一个贝叶斯方法，包括离散测量的色散措施，由于星际介质在脉冲星的方向作为先验信息的分析，该脉冲星。我们使用一个简单的模拟来显示这种方法的有效性，其中包括额外的测量结果在一个显着增加的精度，可以获得的定时模型参数，并提高上限的任何红噪声的幅度在数据集中。我们表明，这种方法可以应用于没有多频数据存在于大部分的数据集，并没有同时多频数据的任何给定的观测时期。因此，将这些信息纳入即将发布的国际脉冲星定时阵列（IPTA）和欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）数据的分析中，对于获得这些数据集中引力波信号的最具约束力的限制是非常宝贵的。
2013-12-09 astro-ph.IM
A dynamical approach in exploring the unknown mass in the Solar system using pulsar timing arrays
太阳系星历表中的误差将导致脉冲星定时阵列残差中的偶极相关。在本文中，我们利用这些相关信号，并构建了一个贝叶斯数据分析框架来检测太阳系中的未知质量和测量轨道参数。该算法的目的是计算波形的诱导脉冲星定时残差由于未建模的对象以下的开普勒轨道在太阳系中。该算法采用贝叶斯分析套装，用于同时分析多个脉冲星的脉冲星定时数据，以搜索相干波形，评估未知物体的检测意义，并测量其参数。当物体不可检测时，我们的算法可以用来设置质量的上限。使用模拟数据集验证了该算法，并与分析计算进行了交叉检查。我们还研究了未来脉冲星定时阵列实验在探测未知物体方面的能力。我们期望未来的脉冲星计时数据能够将太阳系中的未知大质量天体限制在比$10^{-11}$轻到$10^{-12}$ $M_{\odot}$，或者将木星系统的质量测量到$10^{-8}$到$10^{-9}$的分数精度。
2018-02-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
Estimating the sensitivity of pulsar timing arrays
针对单色波和随机背景两种源，计算了正则脉冲星定时阵列的灵敏度曲线。这些计算是在贝叶斯和频率框架，使用分析和数值方法。这些计算用于澄清灵敏度曲线的解释，并说明有时被忽视的事实，即灵敏度曲线不仅取决于脉冲到达时间数据集的属性，而且还取决于所观察到的源的属性。贝叶斯和频率框架被发现，给出一致的结果，分析和数值计算也被发现是在良好的协议。
2015-03-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
A novel framework for semi-Bayesian radial velocities through template matching
由于高分辨率、稳定的摄谱仪的不断发展和多普勒径向速度（RV）方法的使用，越来越多的系外行星的探测和定性成为可能。交叉关联函数（CCF）方法是提取RV的传统方法之一。最近，模板匹配被引入作为M-矮星的一个有利的选择。在本文中，我们描述了一种新的实现模板匹配的半贝叶斯框架内，提供了一个更统计的RV测量原则的表征。在这种情况下，一个共同的RV位移被用来描述一个给定的恒星光谱和一个模板从现有的观测建立的每个光谱阶之间的差异。后验概率分布获得的相对RV与每个频谱，边缘化后，相对于连续。这种方法被命名为S-BART：模板匹配的RV半贝叶斯方法，它可以应用于HARPS和ESTERO。我们的方法的应用HARPS档案观测巴纳德星允许我们验证我们的实施对HARPS-TERRA和SERVAL。然后，我们将其应用到33个ESTERO目标，评估其性能，并与CCF方法进行比较。我们发现M型和K型恒星的RV散射中值分别降低了\sim 10\%和\sim 4\%。S-BART比CCF方法产生更精确的RV估计，特别是在M型星的情况下，在309次观测中，中值不确定度为\sim 15 cm/s。此外，我们估计了ESTERO的夜间零点（NZP），发现加权NZP散射低于\sim 0.7 m/s。由于这包括恒星变化、光子噪声和潜在的行星信号，因此应该将其作为ESTRO数据可达到的RV精度的上限。
2022-04-29 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Practical Methods for Continuous Gravitational Wave Detection using Pulsar Timing Data
引力波（GW）是爱因斯坦的广义相对论预言的时空结构中的微小涟漪。脉冲星定时阵列（PTA）在不久的将来很好地准备探测低频（$10^{-9}$-$10^{-7}$ Hz）GWs。从超大质量黑洞双星中探测引力波的随机背景已经有了大量的研究。最近的工作表明，突出于背景之上的单个连续源可以通过以足以检测随机背景的灵敏度操作的PTA来检测。脉冲星定时频带中最有可能的连续GW源是极其巨大的和/或附近的SMBHB。在本文中，我们提出的检测策略，包括各种形式的匹配滤波和功率谱求和。我们确定这种策略的有效性和计算成本。结果表明，它是计算上不可行的，使用一个最佳匹配滤波器，包括不良约束的脉冲星距离与基于网格的方法。我们表明，地球项匹配滤波器构造只使用相关的信号条款是计算上可行的，GW信号高度敏感。该技术仅比计算上不可实现的最佳匹配滤波器灵敏度低两倍，并且比功率谱求和技术灵敏度高两倍。我们进一步表明，成对匹配滤波器，考虑到脉冲星的距离是可比的最佳匹配滤波器的单模板的情况下，可比的地球项匹配滤波器的许多搜索模板。最后，使用模拟数据的最佳质量，我们把一个理论上的最小可检测的应变振幅$h>2\times 10^{-15}$从连续的GWs的顺序$\sim1/T_{\rm obs}$的频率。
2012-02-03 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Generalized Steppingstone Sampling: Efficient marginal likelihood estimation in gravitational wave analysis of Pulsar Timing Array data
本文提出广义垫脚石（GSS）方法，用于脉冲星计时阵列（PTA）贝叶斯框架中的高效边际似然估计，在低成本下实现高精度模型比较，并在NANOGrav 15年与EPTA第二次数据集上验证了其准确性与对引力波背景证据的提升。
2025-04-01 astro-ph.IM
Expectations for the first supermassive black-hole binary resolved by PTAs I: Model efficacy
Vanderbilt University（范德堡大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Washington State University（华盛顿州立大学）；Institute of Astrophysics, FORTH（希腊基础与研究基金会天体物理研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文通过模拟真实PTA数据集，评估了基于频率特定各向异性模型Spike Pixel在检测和表征超大质量黑洞双星方面的有效性，发现模板方法在贝叶斯因子和参数估计上表现更优。
2026-04-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Improving Pulsar Timing Precision with Single Pulse Fluence Clustering
本研究提出一种基于单脉冲流量聚类的脉冲星计时方法，通过分类不同状态的单脉冲并分别计时，有效降低了PSR J2145-0750在820 MHz和1400 MHz频段的TOA不确定度，提升了计时精度。
2024-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Posterior predictive checking for gravitational-wave detection with pulsar timing arrays: I. The optimal statistic
本文将脉冲星计时阵列引力波探测的混合经典-贝叶斯方案解释为后验预测检验，提出贝叶斯信噪比以准确量化观测显著性，并建立其与贝叶斯因子的校准关系。
2024-02-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Rotating Stars and Revolving Planets: Bayesian Exploration of the Pulsating Sky
我描述了正在进行的工作贝叶斯方法的发展，探索周期性变化的现象，在天文学，解决两类来源：恒星，太阳系外行星（系外行星）。对于光子，该方法旨在检测和测量由光子到达时间组成的数据中的周期性变化的信号，其被建模为非齐次泊松点过程。对于系外行星，这些方法利用对主恒星反射运动“摆动”的观测来探测和估计行星轨道，包括自适应安排观测以优化推断。
2011-07-28 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
The Need For Speed: Rapid Refitting Techniques for Bayesian Spectral Characterization of the Gravitational Wave Background Using PTAs
针对PTA引力波背景谱表征计算昂贵的问题，提出基于中间分析产品的快速重拟合技术，速度提升2-4个数量级，并证明长计时脉冲星主导谱恢复。
2023-10-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
A Calibrated Bayesian Search for Potential Chemical Technosignatures in Polluted White Dwarf
Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天文与天体物理研究所）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；College of Computer and Information Engineering, Dezhou University（德州学院计算机与信息工程学院）
提出一种陨石校准的贝叶斯框架，通过比较自然岩石与理想化“加工”模板的组成模式，搜索白矮星丰度记录中的化学技术特征，并量化其可检测发生率。
2026-05-28 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
The NANOGrav Nine-Year Data Set: Noise Budget for Pulsar Arrival Times on Intraday Timescales
利用天文钟作为引力波实验的天体物理钟，要求尽可能高的计时精度。脉冲到达时间（TOA）受到脉冲星本身、沿视线穿过星际介质以及测量过程中发生的随机过程的限制。在秒到小时的时间尺度上，TOA方差超过由于加性噪声引起的模板拟合误差。我们评估贡献的总方差从两个额外的影响：振幅和相位抖动固有的单脉冲和变化的星际脉冲响应散射。这三种效应对时间、频率和脉冲信噪比具有不同的依赖性。我们使用来自北美纳赫兹观测站的37颗脉冲星的引力波数据来评估每个脉冲星对整个日内噪声预算的贡献。我们检测了22个脉冲的抖动，并估计我们的脉冲的均方根抖动的平均值为脉冲相位的$\sim 1\%$。我们研究抖动如何演变为频率的函数，并找到进化的证据。最后，我们比较我们的测量与以前的噪声参数估计和讨论的方法，以改善引力波检测管道。
2016-09-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Chinese Pulsar Timing Array data release I. Single pulsar noise analysis
本文对CPTA DR1的57颗毫秒脉冲星进行单脉冲星噪声分析，发现幂律DM模型优于DMX模型，并揭示了短期白噪声与长期红噪声间的协方差简并问题，同时验证了四个软件包结果的一致性。
2025-06-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
Searching For Anisotropic Gravitational-wave Backgrounds Using Pulsar Timing Arrays
我们提出了模拟注射测试的第一个贝叶斯搜索管道能够调查的角度结构的引力波（GW）背景影响脉冲星信号的结果。来自许多nHz频率的吸入超大质量黑洞双星的非相干叠加的GW的随机背景可能是脉冲星定时阵列（PTA）可检测到的主要GW信号。即使人们可能期望由高红移宇宙学源群组成的背景是相当各向同性的，偏离各向同性可能表明局部GW热点或GW功率角分布中某种形式的连续各向异性。GWB会导致脉冲星信号的到达时间偏差，这些脉冲星信号在分离的脉冲星之间是相关的。在各向同性的背景下，这种互相关遵循一种独特的关系，称为海林斯和唐斯曲线，它只取决于两颗恒星的角间距。如果背景是各向异性的，则互相关是不同的，但是是可预测的，并且还取决于散射体的绝对位置。通过模拟包含GWB与各种各向异性配置的数据集，我们已经探索了使用不久的将来的数据约束各向异性的前景。我们发现，在中等到高信噪比的假设各向同性不再是一个适当的描述模拟的背景。此外，我们可以恢复注入的各向异性的性质在贝叶斯参数估计搜索，并提出了一个先验的各向异性搜索空间的动机的物理性的隐含分布的来源。
2013-07-19 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The MeerKAT Pulsar Timing Array: First Data Release
我们目前的第一个2.5年的数据从MeerKAT脉冲星定时阵列（MPTA），MeerTime的一部分，MeerKAT大型调查项目。MPTA的目标是精确测量南半球可见的88个脉冲星的集合的脉冲到达时间，目的是作为国际脉冲星定时阵列的一部分，为搜索、探测和研究毫微微赫兹频率的引力波做出贡献。该项目使用MeerKAT望远镜，并使用L波段接收器以两周的典型观测周期运行，该接收器记录856-1712 MHz的数据。我们提供了一个全面的描述的观测系统，软件和管道使用和开发的MeerTime项目。作为本次数据发布的一部分，提供的数据产品来自于2019年2月至2021年10月MeerTime计划开始期间至少进行了$30$观测的78个卫星。这些包括子频带和频带平均到达时间，以及初始定时星历，噪声模型和用于导出脉冲到达时间的频率相关标准模板（肖像）。考虑到数据中检测到的噪声过程后，频率平均残差的$67$的频谱实现了均方根残差精度为$< 1 μ\rm{s}$。我们还提出了一种新的时钟校正波形的恢复完全从脉冲星定时残差，并探索到国际脉冲星定时社区感兴趣的初步研究结果。到达时间，标准和完整的斯托克斯参数校准脉冲星定时档案是公开的。
2022-12-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Wideband timing of the Parkes Pulsar Timing Array UWL data
2018年，在64米帕克斯射电望远镜上安装了一个超宽带低频（UWL）接收器，使观测的瞬时频率覆盖范围从704 MHz到4032 MHz。在这里，我们提出了一个为期三年的数据集的35毫秒的Parkes脉冲星定时阵列（PPTA），使用宽带定时方法与UWL观察到的脉冲星的分析。与典型的窄带方法相比，两个关键的区别是，首先，生成二维模板，说明脉冲形状随频率的演变，其次，同时测量脉冲到达时间（ToA）和色散测量（DM）。这是第一次，宽带定时已被应用到一个统一的数据集收集与一个单一的大分数带宽接收器，这种技术最初开发。作为我们的研究结果，我们提出了一套配置文件的演变模型和新的定时解决方案，包括初始噪声分析。我们的ToA和DM测量的精度分别在0.005 $-$ 2.08 $μ$ s和（0.043 $-$ 14.24）$\times10^{-4}$ cm $^{-3}$ pc的范围内，94%的测量仪实现了小于1 $μ$ s的中位ToA不确定度。
2022-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
