Noise Budget and Interstellar Medium Mitigation Advances in the NANOGrav Pulsar Timing Array
利用脉冲星定时阵列（PTA）探测引力波（GW）需要精确的噪声特性。我们的银河系规模的GW探测器的噪声已经系统地评估了噪声预算和星际介质缓解工作组在北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）合作。在内部，NANOGrav使用的单个无线电毫秒脉冲（MSP）可能具有一定程度的消色差红色自旋噪声，以及由于脉冲相位抖动而产生的白噪声。沿着任何给定的视线，电离的星际介质通过色散测量（DM）变化、星际闪烁和散射贡献色噪声。这些效果包含红色和白色成分。在未来，随着宽带接收机，频率相关DM的影响将变得重要。在预测和测量了这些不同的探测器噪声源后，NANOGrav PTA仍然能够很好地检测低频GW。
2017-12-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Self-Interacting Dark-Matter Spikes and the Final-Parsec Problem: Bayesian constraints from the NANOGrav 15-Year Gravitational-Wave Background
School of Physical and Chemical Sciences, University of Canterbury（坎特伯雷大学物理与化学科学学院）
本文通过贝叶斯分析，研究自相互作用暗物质尖峰对解决最终Parsec问题的作用，并与NANOGrav数据对比，验证其在引力波背景中的有效性。
2026-02-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Challenges in Interpreting the NANOGrav 15-Year Data Set as Early Universe Gravitational Waves Produced by ALP Induced Instability
本文研究了NANOGrav 15年数据集的随机引力波背景可能源于ALP诱导暗规范场快子不稳定性，发现新数据倾向更大轴子质量参数空间，但受$ΔN_{\rm eff}$和暗物质过量约束，该机制对信号的贡献上限仅为1%。
2024-03-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Stochastic Gravitational-Wave Background from Massive Gravity in the NANOGrav 12.5-Year Data Set
在NANOGrav 12.5年数据中搜寻有质量引力产生的随机引力波背景，发现无质量引力子更受青睐，并对小质量引力子情形下的背景振幅给出95%置信水平上限。
2023-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
NANOGrav 15-year gravitational-wave signals from binary supermassive black-holes seeded by primordial black holes, and implications for the origins of Little Red Dots
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Tokyo（东京大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过原初黑洞增长形成的双超大质量黑洞并合解释NANOGrav 15年nHz引力波背景，并避免21厘米线发射约束，同时探讨对小红点起源的启示。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 11-Year Data Set: Limits on Gravitational Wave Memory
超大质量黑洞双星（SMBHB）的合并有望成为令人难以置信的引力波（GW）源。虽然合并引力波形的振荡部分将超出脉冲星定时阵列（PTA）的频率灵敏度范围，但非振荡GW记忆效应是可检测的。此外，任何引力波的爆发都将产生GW记忆，使记忆成为未建模的外来源和新物理学的有用探测器。我们搜索了北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）11年的GW存储数据集。该数据集对$\sim3$至$400$ nHz的极低频GW敏感（周期为$\sim11$ yr $-$ $1$ mon）。发现没有证据的GW，我们把限制的应变振幅GW记忆事件在观察期间。然后，我们使用应变上限来限制GW记忆导致事件的速率。在应变为$2.5\times10^{-14}$时，对应于作为源天空位置的函数的中值上限，我们对$<0.4$年$^{-1}$的GW记忆事件的速率设置了限制。该应变对应于SMBHB合并，其中$ηM \sim 2\times10^{10}M_\odot$的质量减小，并且$ι=π/3$的倾角在1 Gpc的距离处。作为对我们分析的测试，我们还分析了NANOGrav 9年数据集。该分析发现了一个异常信号，该信号未出现在11年数据集中。这个信号不是GW，它的来源仍然未知。
2019-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing No slip model with pulsar timing arrays: NANOGrav and IPTA
基于PTA的暴胀解释，本文研究了修正引力下的no slip模型，通过两种参数化求得张量微扰转移函数，并利用NANOGrav和IPTA数据约束了模型参数，发现参数间存在简并且当前数据精度受限。
2024-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
NANOGrav signal from axion inflation
本研究提出轴子暴胀中的陈-西蒙斯耦合可产生宇称破缺引力波，能补充解释NANOGrav观测到的纳赫兹引力波超出量，且该信号可通过未来干涉仪与其他新物理信号区分。
2023-12-15 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Efficient prescription to search for linear gravitational wave memory from hyperbolic black hole encounters and its application to the NANOGrav 12.5-year dataset
本研究提出一种高效建模方案，用于搜索双曲线黑洞并合产生的线性引力波记忆，经模拟验证后应用于NANOGrav 12.5年数据集，给出了95%置信水平的信号振幅上限，为后续PTA相关研究提供约束参考。
2024-05-16 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Cosmic String Interpretation of NANOGrav Pulsar Timing Data
脉冲星定时数据用于提供可能的随机引力波背景（SGWB）的上限。然而，NANOGrav合作最近报告了一个随机的共同频谱过程，我们解释为一个SGWB在宇宙弦的框架强有力的证据。可能的NANOGrav信号对应于68%置信水平的弦张力$Gμ\in (4 \times 10^{-11}, 10^{-10}) $，与超大质量黑洞合并的频率依赖性不同。由具有这样的$Gμ$值的宇宙弦产生的SGWB将超出LIGO的范围，但可以由其他计划和提议的探测器测量，如SKA，LISA，天琴，AION-1 km，AEDGE，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器。
2021-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav Nine-Year Data Set: Excess Noise in Millisecond Pulsar Arrival Times
使用脉冲星定时阵列的引力波天文学需要高质量的毫秒脉冲、可校正的星际传播延迟和高精度的脉冲到达时间测量。在这里，我们确定噪声的定时残差，超过了预测的到达时间估计的毫秒射电观测的北美纳赫兹天文台的引力波。我们使用方差和结构函数分析来表征多余的噪声。我们发现，37个脉冲星中有26个显示出与基于每个脉冲星的短时标分析的仅白噪声模型不一致，并且我们证明了15个脉冲星的过量噪声具有红色功率谱。我们还将多余的噪声分解为彩色（射频相关）和消色差分量。将消色差红噪声分量与自旋噪声相关联，并包括文献中基于功率谱的额外估计，我们根据自旋参数（频率和频率导数）和数据跨度长度估计了标度律，并将其与Shannon \& Cordes（2010）的标度律进行了比较。我们简要地讨论了我们的结果在纳赫兹频率的引力波的检测。
2016-12-02 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gravitational-wave background from supermassive black holes without merger trees: Tidally regulated mergers and direct inference from the NANOGrav 15 yr data
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU, WPI), University of Tokyo（东京大学 宇宙物理数学 Kavli 研究所）
提出无需并合树的半解析框架，直接积分N体重标定吸积核计算超大质量黑洞引力波背景，并用NANOGrav 15年数据推断，发现黑洞质量归一化偏高约0.31 dex。
2026-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Massive black hole binary systems and the NANOGrav 12.5 year results
北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）最近报告了在他们的射电望远镜阵列中存在共同随机信号的证据。这一信号的来源尚不清楚。一种可能性是，这是由于在$\sim 1-10\,{\rm nHz}$频率区域的随机引力波背景（SGWB）。以NANOGrav的观测结果在面值，我们表明，这个信号将是完全一致的SGWB产生的一个未解决的人口的螺旋大质量黑洞二进制（MBHB）由目前的理论模型预测。考虑一个天体物理学不可知模型，我们发现MBHB合并率被松散地限制在$10^{-11} - 2$ $\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{Gyr}^{-1}$的范围内。包括额外的限制，从星系配对分数和MBH隆起的标度关系，我们发现，MBHB合并率是$10^{-5} - 5\times10^{-4}$ $\mathrm{Mpc}^{-3}\,\mathrm{Gyr}^{-1}$，MBHB合并的时间尺度是$\le 3\,\mathrm{Gyr}$和规范的$M_\mathrm{BH}-M_\mathrm{bulge}$关系$\ge 1.2\times 10^{8}\,M_\odot$（所有区间引用90\%的置信度）。不管MBHB组装的天体物理学细节如何，这个结果意味着足够大的质量黑洞配对，形成双星并在哈勃时间内合并。
2020-11-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The NANOGrav 11-year Data Set: Pulsar-timing Constraints On The Stochastic Gravitational-wave Background
我们寻找一个各向同性的随机引力波背景（GWB）在新发布的$11$年数据集从北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）。虽然我们没有发现GWB的重要证据，我们把限制GWB从人口的超大质量黑洞双星，宇宙弦，和一个原始的GWB。我们首次发现GWB上限和检测统计对所使用的太阳系星历（SSE）模型敏感，并且SSE误差可以模仿GWB信号。我们开发了一种方法，桥梁系统的SSE差异，产生的第一个PTA约束，对SSE的不确定性是强大的。因此，我们把一个$95\%$的GW应变振幅的$A_\mathrm{GWB}<1.45\times 10^{-15}$在$f=1$年$^{-1}$的频率为基准$f^{-2/3}$幂律谱，并与脉冲星间的相关性建模。这是$\sim 2$相对于NANOGrav $9$ -年限值的改善系数，使用相同程序计算。鉴于上交所系统性的不确定性，GWB的先前PTA上限将需要修订。我们使用我们的约束条件来表征GWB的银河系核心的恒星质量密度，SMBH双星的偏心率，和SMBH-银河系隆起的标度关系的综合影响。我们约束宇宙弦张力使用最近的模拟，产生SSE边缘化的$95\%$上限的宇宙弦张力的$Gμ< 5.3\times 10^{-11}$-一个因素的$\sim 2$比公布的NANOGrav $9$年的限制。我们的SSE边缘化的$95\%$上限的能量密度的原始GWB（辐射占主导地位的后膨胀宇宙）…
2018-06-07 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Can quasars, triggered by mergers, account for NANOGrav's stochastic gravitational wave background?
本研究基于类星体光度函数，假设类星体与超大质量黑洞双星并合相关，计算随机引力波背景，发现其振幅与NANOGrav观测值大致匹配，支持类星体作为引力波背景来源，并对类星体寿命等参数提出联合约束。
2024-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Timing Noise Analysis of NANOGrav Pulsars
我们分析了五年的阿雷西博和格林银行观测的17毫秒的脉冲星的北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）脉冲星定时阵列的定时噪声。加权自协方差的定时残差计算每个脉冲星，并与两种可能的模型进行比较的基础噪声过程。第一个模型包括红噪声，并预测自协方差是一个衰减指数作为时间滞后的函数。第二个模型是高斯白噪声，其自协方差将是δ函数。我们还进行了“最近邻”相关分析。我们发现，指数过程并不能准确地描述数据。两颗双星J1643-1224和J1910+1256表现出弱的红噪声，但其余的都是白噪声。总体上缺乏红噪声的证据意味着对（红色）引力波背景信号的灵敏度受到统计而不是系统不确定性的限制。在所有的脉冲星中，非白噪声与白噪声的比率都很低，因此我们可以增加观测的节奏或积分时间，并且仍然期望定时残差平均值的均方根减少观测时间的平方根，这是提高脉冲星定时阵列灵敏度的关键。
2013-11-14 astro-ph.GA astro-ph.HE 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
Ultra-light dark matter explanation of NANOGrav observations
本文提出用超轻$L_μ-L_τ$规范玻色子暗物质解释NANOGrav脉冲星计时角关联，通过Shapiro延迟与Doppler振荡协同更好地拟合观测，并暗示可能存在超出SGWB的暗物质残差。
2024-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Superstrings Revisited in Light of NANOGrav 15-Year Data
本文利用NANOGrav 15年脉冲星计时数据拟合宇宙超弦模型，发现弦张力约为 $G μ\sim 10^{-12}-10^{-11}$、相互交换概率约为 $p \sim 10^{-3}-10^{-1}$，并指出该解释可被未来引力波实验稳健检验。
2023-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on Supermassive Black Hole Binaries from JWST and NANOGrav
本研究利用JWST在z~3.4处的双AGN统计探讨SMBHB演化，发现双黑洞同时被点亮且与富气并合相符，该结论获NANOGrav PTA上限支持，表明双星在NANOGrav探测间距处发生停滞或快速气体驱动旋近。
2024-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15 yr data set: Posterior predictive checks for gravitational-wave detection with pulsar timing arrays
针对NANOGrav 15年数据，研究采用贝叶斯后验预测检验验证Hellings–Downs相关、谱系数及随机背景证据，结果支持纳赫兹引力波背景探测。
2025-03-13 astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15-Year Data Set: A Case Study for Simplified Dispersion Measure Modeling for PSR J1455-3330 and the Impact on Gravitational Wave Sensitivity
本文以PSR J1455-3330为例，论证用简化物理色散量模型替代NANOGrav分段常数模型后，视差与红噪声探测显著改善，且红噪声与阵列共同信号一致，强调精密计时需采用物理驱动的建模。
2025-06-04 astro-ph.HE
NANOGrav signal from MHD turbulence at QCD phase transition in the early universe
NANOGrav合作最近报告了在1-100 nHz频率范围内存在随机引力波背景的证据。我们认为，这种背景可能已经产生的磁流体动力学（MHD）湍流在QCD尺度。从NANOGrav测量结果可以推断出磁场参数：在QCD相变时期，同向磁场强度接近微高斯，相关长度接近哈勃半径的10%.我们指出，湍流衰减的非螺旋磁场与这些参数导致一个磁场在重组时代，这将是足够强大的，以提供一个解决方案的哈勃张力问题，最近提出的。我们还表明，NANOGrav信号的MHD湍流解释可以通过测量大尺度结构的空隙中的遗迹磁场进行测试，与伽马射线望远镜，如CTA。
2021-03-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
The NANOGrav 12.5-year Data Set: Bayesian Limits on Gravitational Waves from Individual Supermassive Black Hole Binaries
本研究利用NANOGrav 12.5年数据集搜寻单个超大质量黑洞双星的连续引力波，通过新方法建模脉冲星距离不确定性和红噪声，未发现信号但给出了应变振幅和啁啾质量的95%上限。
2023-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The spatial correlations between pulsars for interfering sources in Pulsar Timing Array and evidence for gravitational-wave background in NANOGrav 15-year data set
本文揭示了引力波干涉源会产生区别于 HD 曲线的频率依赖空间相关性（ISC），将其应用于 NANOGrav 15 年数据集后，显著提升了引力波背景探测的信噪比和证据强度。
2024-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Precision Timing of PSR J0437-4715 with the IAR Observatory and Implications for Low-Frequency Gravitational Wave Source Sensitivity
虽然需要对天空中许多$\lesssim1~μ$级的高精度射电望远镜进行观测，以检测和表征低频引力波（GW）的随机背景，但对单个GW源的灵敏度需要更高的定时精度。阿根廷射电天文学研究所（IAR; Instituto Cristino de Radioastronomía）已经开始观测已知最亮的毫秒脉冲星，J 0437 $-$ 4715。尽管这两个天线比以前用于脉冲星定时阵列（PTA）科学的其他单碟望远镜要小，但IAR每天监测这颗脉冲星的能力加上脉冲星的亮度允许高精度的脉冲到达时间测量。虽然该设施的升级目前正在进行中，但我们表明，超出当前计划的适度改进将为IAR提供对这颗脉冲星无与伦比的灵敏度。对单个GW源的最严格上限来自北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）。PSR J 0437 $-$ 4715的观测结果将显著提高NANOGrav在天空中的“盲点”的灵敏度，目前正在观察到较少的恒星。随着国家的最先进的仪器安装，我们估计该阵列的灵敏度将提高$\approx$ 2-4的一个因素，超过10年的20%的天空与列入这个脉冲星相比，静态版本的PTA在NANOGrav的最新限制。更适度的仪器导致因子$\approx$ 1.4-3。我们确定了其他四个候选人作为合适的PTA工作包括。考虑到潜在的可实现的敏感性，国际优惠贸易协定的努力也将受益于纳入这些数据。
2021-05-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 15-year Data Set: Bayesian Limits on Gravitational Waves from Individual Supermassive Black Hole Binaries
本研究利用NANOGrav 15年数据集搜寻单个超大质量黑洞双星引力波，引入新技术提升分析效率与精度，未发现确凿信号，最终给出此类系统引力波应变振幅的贝叶斯上限。
2023-06-28 astro-ph.HE gr-qc
Evaluating Low-Frequency Pulsar Observations to Monitor Dispersion with the Giant Metrewave Radio Telescope
北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）项目的主要目标是通过高精度脉冲星计时来探测和表征低频引力波。星际效应的减轻对于获得引力波探测的必要精度至关重要。色散和散射等效应在较低的观测频率下影响更大，这些量在周-月时间尺度上的变化需要脉冲星计时项目的高节奏多频观测。在这项工作中，我们利用双频观测能力的巨型米波射电望远镜（GMRT）和评估潜在的减少色散措施（DM）的不确定性时，结合现有的脉冲星定时阵列数据。我们提出的时间分析与GMRT同时在322和607 MHz观测到的四毫秒的恒星，并比较DM测量与通过NANOGrav观测与绿岸望远镜（GBT）和阿雷西博天文台在1400至2300 MHz的频率。用GMRT和NANOGrav程序测得的DM值显示了某些雷达的显著偏移，这可能是由两个频带中的脉冲轮廓演变引起的。与将这些低频数据纳入NANOGrav数据集时预测的DM不确定性相比，我们发现需要更高精度的GMRT数据来提供改进的DM测量。通过对测试脉冲星B1929+10数据中脉冲轮廓基线纹波的检测和分析，我们发现，虽然对该数据不重要，但它可能与其他定时数据集有关。我们讨论了将GMRT数据纳入NANOGrav和国际脉冲星定时阵列数据集的可能优势和挑战。
2021-05-04 astro-ph.HE
Gravitational wave sources for Pulsar Timing Arrays
本文评估了脉冲星计时阵列观测到的随机引力波背景信号是否可归因于超大质量黑洞双星并合或早期宇宙中的一阶相变、宇宙弦、畴壁及大振幅曲率扰动等源，发现当前数据在贝叶斯分析下未对任何特定源表现出强烈偏好。
2023-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15-year Gravitational-Wave Background Methods
本文系统更新并检验NANOGrav 15年各向同性引力波背景分析方法，提出更快的两步边缘化PTA似然，并通过贝叶斯与频率派测试验证现有数据分析。
2025-05-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The NANOGrav 11-year Data Set: High-precision timing of 45 Millisecond Pulsars
我们提出了高精度的计时数据，在长达11年的时间跨度为45毫秒的天文观测的一部分，北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）项目，旨在检测和表征低频引力波。这些双星是由阿雷西博天文台和/或绿岸望远镜在327 MHz至2.3 GHz的频率范围内观测到的。大多数雷达的观测频率大约为每月一次，每周观测6个高定时精度雷达，所有雷达在每个观测时期都以相隔很远的频率观测，以适应随时间变化的色散延迟。我们描述了我们的数据处理方法，到达时间（TOA）的计算，并实现了一个新的，自动化的方法来消除离群TOA。我们适合每个脉冲星的定时模型，包括自旋，天体测量，如果必要的话，二进制参数，除了随时间变化的色散延迟和参数，量化脉冲轮廓随频率的演变。新的定时解决方案提供了三个新的视差测量，两个新的夏皮罗延迟测量，和两个新的大轨道周期变化的测量。我们拟合模型，每个脉冲星的噪声源的特征。我们发现，11颗星显示出显著的红噪声，光谱指数通常小于非回收星的典型测量值，这可能表明它们的起源不同。未来的论文将使用这些数据来限制或检测引力波信号的特征。
2018-04-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 15-year Data Set: Search for Anisotropy in the Gravitational-Wave Background
NANOGrav在15年数据集中寻找引力波背景的各向异性，未发现显著证据，设定了各向异性上限，并证明数据集对预测的各向异性水平具有足够灵敏度。
2023-06-28 astro-ph.HE gr-qc
The split majoron model confronts the NANOGrav signal and cosmological tensions
本文重新审视分裂majoron模型，通过两次一阶相变产生引力波背景解释NANOGrav信号，并利用额外辐射和中微子相互作用缓解宇宙学张力。
2024-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Did we hear the sound of the Universe boiling? Analysis using the full fluid velocity profiles and NANOGrav 15-year data
本文分析了考虑完整速度分布的宇宙相变声波作为PTA观测引力波频谱的解释，发现其比破缺幂律拟合更好，并讨论了最佳拟合模型及CMB、DUNE等互补探测手段。
2024-06-01 astro-ph.HE hep-ph
Implications of the NANOGrav results for primordial black holes and Hubble tension
该研究在暴胀场景下探究原初黑洞的形成与蒸发，结合NANOGrav频率推导相关参数，验证质量约束，提出新参数计算有效哈勃常数以匹配观测，还关联哈勃张力与原初扰动并推导霍金蒸发相关表达式。
2023-07-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Forecasting pulsar timing array sensitivity to anisotropy in the stochastic gravitational wave background
纳赫兹频率引力波背景（GWB）中的统计各向异性有望在不久的将来被脉冲星定时阵列（PTA）探测到。通过开发一个频率主义的统计框架，内在地限制GWB功率是积极的，我们建立尺度关系的多极相关的各向异性决策阈值是一个函数的噪声特性，定时基线，和节奏的pathars在PTA。我们验证了$(i)$大量的天线，和$(ii)$的因素，导致较低的不确定性之间的互相关测量天线，导致一个更高的整体GWB信噪比，和较低的各向异性决策阈值，拒绝零假设的各向同性。使用保守的模拟现实的NANOGrav数据集，我们预测，一个各向异性的GWB与角功率$C_{l=1} > 0.3\,C_{l=0}$可能足以产生张力与各向同性的$p = 3\times10^{-3}$（$\sim3σ$）在不久的将来的NANOGrav数据与$20$ ~yr基线。我们提出了现成的缩放关系，可以将这些阈值映射到任何数量的脉冲星，脉冲星噪声特性的配置和天空覆盖范围。我们讨论了PTA如何提高各向异性的检测前景，以及我们的方法如何适用于更通用的搜索。
2022-06-20 astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15-year Data Set: Search for Gravitational Scattering of Pulsars by Free-Floating Objects in Interstellar Space
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）；FORTH（克里特研究所）；University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）；University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Widener University（怀德纳大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；George Mason University（乔治梅森大学）；Hillsdale College（希尔斯代尔学院）；University of Maryland（马里兰大学）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；University of Toronto（多伦多大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）；Curtin University（科廷大学）；Lafayette College（拉斐特学院）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；University of Puerto Rico（波多黎各大学）；Penn State Abington（宾夕法尼亚州立大学阿宾顿校区）
NANOGrav 15年数据集通过脉冲星定时数据首次对星际自由漂浮物体数量密度进行限制。
2025-12-08 astro-ph.HE
The NANOGrav 15-year Data Set: Observations and Timing of 68 Millisecond Pulsars
本文介绍了NANOGrav 15年数据集，涵盖68颗毫秒脉冲星的观测与计时分析，通过新增脉冲星和延长基线改进数据质量，并发现了随机引力波背景的证据。
2023-06-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Bayesian search for gravitational wave bursts in pulsar timing array data
脉冲星计时阵列探索的纳赫兹频段为引力波信号提供了独特的发现空间。除了来自预期来源的信号外，例如来自超大质量黑洞双星的信号，一些以前无法想象的来源可能会发出瞬态引力波（也称为引力波）。突发），具有未知形态。未建模的瞬变目前没有在这个频带中搜索，它们需要与目前采用的技术不同的技术。这种纳赫兹范围内的引力波爆发的可能来源是超大质量黑洞的抛物面遭遇、宇宙弦尖点和扭结，或者其他未知的现象。在本文中，我们提出了BayesHopperBurst，贝叶斯搜索算法能够识别通用的引力波爆发建模作为Morlet-Gabor小波的总和的相干和非相干瞬态。一个跨维可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗采样器被用来选择最好的描述数据的小波的数量。我们在各种模拟数据集上测试BayesHopperBurst，包括不同的信号和噪声瞬态组合。通过分析来自NANOGrav 9年数据集的脉冲星B1855+09的数据，证明了它在真实数据上运行的能力。基于模拟的数据集类似的NANOGrav 12.5年的数据发布，我们预测，在我们最敏感的时间频率位置，我们将能够探测引力波爆发与根和平方振幅高于$\sim 5 \times 10^{-11}$ Hz $^{-1/2}$，这对应于$\sim 40 M_{\odot} c^2$发射的GW在基准距离为100兆秒差距。
2021-04-14 astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav Nine-year Data Set: Limits on the Isotropic Stochastic Gravitational Wave Background
我们使用北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）合作发布的9年数据计算纳赫兹频率各向同性随机引力波背景（GWB）的上限。在幂律模型、破幂律模型和自由谱系数GW谱模型下，给出了超大质量黑洞双星GWB的上限。在$A_{\rm gw} < 1.5\times 10^{-15}$的幂律模型中，我们对应变振幅（频率为yr $^{-1}$）设置了95\%的上限。对于一个破幂律模型，我们将先验值放在从Sesana（2013）和McWilliams等人（2014）的模拟中得出的应变振幅上。我们发现，数据有利于打破幂律的纯幂律的优势比为22和2.2比1的McWilliams和Sesana先验模型，分别。McWilliams模型基本上被数据排除在外，而Sesana模型在纯幂律假设下与数据处于紧张状态。使用破幂律分析，我们构建后验分布的环境因素，驱动二进制GW驱动的制度，包括恒星质量密度的恒星散射，质量吸积率的circumbinary磁盘相互作用，和偏心二进制的轨道偏心率，标志着第一次的GWB光谱的形状已被用来进行天体物理推断。然后，我们把迄今为止最严格的限制的能量密度的遗迹GW，$Ω_\mathrm{gw}(f)\,h^2 < 4.2 \times 10^{-10}$，产生的哈勃参数的限制在膨胀的$H_*=1.6\times10^{-2}~m_{Pl}$，其中$m_{Pl}$是普朗克质量。我们对宇宙…
2015-08-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Does Gauss-Bonnet Inflationary Gravitational Waves satisfy the Pulsar Timing Arrays observations?
本文利用PTArcade分析GB-IGW模型参数并与多个PTA观测比较，发现势参数n可为负且谱指数与Planck结果不同，表明该模型比标准暴胀更符合PTA数据，更可能被未来空间引力波探测器发现。
2025-05-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 12.5-year Data Set: Search For An Isotropic Stochastic Gravitational-Wave Background
我们在北美纳赫兹引力波天文台收集的$12.5$年脉冲星计时数据集中寻找各向同性随机引力波背景（GWB）。我们的分析发现了强有力的证据，随机过程，建模为幂律，具有共同的振幅和频谱斜率跨光谱。表示为特征GW应变的$f^{-2/3}$幂律谱的幅度的贝叶斯后验具有在参考频率$f_\mathrm{yr} = 1 ~\mathrm{yr}^{-1}$处的$1.37$ --$2.67 \times 10^{-15}$的中值$1.92 \times 10^{-15}$和$5\%$--$95\%$分位数。在每个脉冲星中，有利于共谱过程与独立红噪声过程的贝叶斯因子超过了$10,000$。然而，我们没有发现统计上显著的证据表明，这个过程具有四极空间相关性，我们认为有必要声称GWB检测符合广义相对论。我们发现，该过程既没有单极也没有偶极的相关性，这可能会出现，例如，参考时钟或太阳系星历系统学，分别。振幅后有显着的支持以上先前报道的上限，我们解释这一点的贝叶斯先验假设为内在脉冲星红噪声。我们研究的假设下，信号确实是天体物理性质的超大质量黑洞二进制人口的潜在影响。
2021-01-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 11yr Data Set: Limits on Supermassive Black Hole Binaries in Galaxies within 500Mpc
超大质量黑洞双星（SMBHB）是星系合并的结果，经常在星系核中形成。在亚秒差距的距离，双星成为低频引力波（GW）的强源，脉冲星定时阵列（PTA）的目标。我们使用最近的上限连续GW从北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）11年的数据集放置在附近的大质量星系的假定SMBHB的约束。我们编制了一个包含本地宇宙中约44，000个星系的综合目录（红移约为0.05），并在其中填充了假设的双星，假设双星的总质量等于从全球尺度关系导出的SMBH质量。假设圆形等质量双星发射在NANOGrav的最敏感的频率为8 nHz，我们发现216个星系在NANOGrav的灵敏度范围内。我们通过计算此类二进制在NANOGrav阵列内诱导的总信噪比（S/N），基于GW可检测性对潜在SMBHB进行排名。我们对这216颗假想双星的啁啾质量和质量比进行了限制。对于19个星系，只有非常不等质量的双星是允许的，次级星系的质量小于主星系的10%，大致相当于银河系中SMBHB的限制。此外，我们能够排除主要合并（质量比至少为1/4）为这些星系的几个交付的双星。我们还得出了纯粹基于GW数据的主要合并所交付的二进制文件密度的第一个限制。
2021-01-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Template-Based Search for Large-Scale-Structure--Correlated Anisotropy in the Nanohertz Gravitational-Wave Background Using the Public NANOGrav 15-Year Data Set
Ningbo University（宁波大学）
该研究利用NANOGrav 15年数据集，通过模板方法探索纳赫兹引力波背景与大尺度结构的相关性，未发现显著证据，但为未来PTA各向异性搜索提供了方法框架。
2026-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
The NANOGrav 15 yr Data Set: Customized Chromatic Noise Models
Yale University（耶鲁大学）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）；NANOGrav Physics Frontiers Center（NANOGrav物理前沿中心）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理中心）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Vanderbilt University（范德堡大学）
针对脉冲星计时阵列引力波探测中的星际传播色散延迟，为NANOGrav 15年数据集的67颗脉冲星定制高斯过程色噪声模型，并发现21颗脉冲星存在非色散色延迟，19颗脉冲星的无色噪声推断受显著影响。
2026-06-26 astro-ph.HE
The NANOGrav 11-year Data Set: Constraints on Planetary Masses Around 45 Millisecond Pulsars
我们使用脉冲星计时数据搜索毫秒级恒星周围的太阳系外行星，并试图确定最小可探测行星质量作为轨道周期的函数。利用北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）11年的数据集，我们寻找由于系外行星的存在而导致的脉冲到达时间模型的变化。在NANOGrav 11年数据集中，毫秒脉冲星周围没有发现行星，但考虑到每个脉冲星的噪声水平和我们观测的采样率，我们开发了一些限制，表明我们对行星质量敏感，如月球。我们分析了潜在的行星周期，P，在7天< P < 2000天的范围内，有些双星的范围稍小。在这个周期范围内，我们的中灵敏度脉冲星的行星质量极限是1 M_moon（P / 100天）^（-2/3）。
2020-03-24 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Observations and Narrowband Timing of 47 Millisecond Pulsars
我们提出了从2004年到2017年在Arecibo天文台和北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）的绿岸望远镜观测到的47毫秒双星（MSP）的到达时间（TOA）测量和定时模型。在这段时间的大部分时间里，大多数卫星的观测周期是三到四周，每周观测六个源。收集这些数据用于低频引力波搜索和其他天体物理学目的。我们详细介绍了我们的观测方法，并提出了一套TOA测量，基于“窄带”分析，其中许多TOA计算在狭窄的无线电频带内的数据同时收集在一个很宽的带宽。一组单独的“宽带”TOA将在配套文件中介绍。我们详细介绍了一些方法的变化相比，我们以前的工作，产生一个更干净，更统一的处理数据集。我们的定时模型包括几个新的天体测量和双星脉冲星测量，包括以前未公布的值的PSRs J1832-0836和J2322+2057的弛豫，长期衍生物的投影半长轨道轴的PSRs J 0613 -0200和J2229+2643，和第一次检测到的夏皮罗延迟PSRs J2145-0750。我们报告可检测到的水平的红噪声的时间序列为14个卫星。作为检查定时模型的可靠性，我们研究了不同长度的数据集的天体测量参数的稳定性。我们报告所有观测到的恒星的通量密度测量。利用这些数据对随机和连续的引力波进行研究将是即将出版的论文的主题。
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Limits on scalar-induced gravitational waves from the stochastic background by pulsar timing array observations
本研究利用NANOGrav、PPTA和EPTA的最新观测数据，通过参数化分段幂律拟合随机引力波背景能谱，对标量诱导引力波参数及相关暴胀模型施加约束，为空间引力波实验提供检验方向。
2023-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The NANOGrav 15 Yr Data Set: Removing Pulsars One by One from the Pulsar Timing Array
本研究通过逐一移除脉冲星检验NANOGrav 15年数据中引力波背景信号的内部一致性，使用最优统计量分析，发现特征与模拟数据一致，确认信号稳健，并提供未来分析工具。
2025-05-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
The NANOGrav 15-year Data Set: Constraints on Supermassive Black Hole Binaries from the Gravitational Wave Background
NANOGrav 15年数据中的低频引力波背景信号可由超大质量黑洞双星群体解释，但要求部分参数偏离标准预期，凸显了精确建模双星演化的重要性。
2023-07-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Implication of Pulsar Timing Array Experiments on Cosmological Gravitational Wave Detection
引力波为宇宙提供了一种新的探测手段，它可以揭示许多电磁波无法观测到的宇宙学和天体物理学现象。不同频率的引力波被不同的手段探测到。其中，脉冲星计时的精密测量为光年尺度波长的引力波提供了天然的探测器。本文首先介绍了利用脉冲星定时阵探测随机引力波背景的基本框架，然后对NANOGrav 12.5年观测结果进行了可能的解释。
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Exploring realistic nanohertz gravitational-wave backgrounds
数以亿计的超大质量黑洞双星预计将有助于在纳赫兹频段的引力波信号。它们的信号通常近似为具有幂律谱的各向同性高斯随机背景，或者近似为对应于最亮二进制的单个源。实际上，信号最好描述为随机背景和单独建模的几个最亮二进制的组合。我们提出了一种方法，使用这种方法来有效地创建现实的脉冲星定时阵列数据集，使用合成目录的二进制的基础上的插图宇宙流体动力学模拟。我们探索了这些现实背景的三种不同性质，这有助于将它们与早期宇宙中形成的背景区分开来：i）它们的特征应变谱; ii）它们的统计各向同性; iii）它们的空间相关性的方差。我们还研究了如何从一个随机背景的混淆噪声的存在影响检测前景的个别二进制文件。我们基于NANOGrav 12.5年数据集扩展到15年的时间跨度，计算了模拟脉冲星计时阵列在不同实现中最亮双星的信噪比。我们发现，$\sim$ 6%的实现产生的系统的信噪比大于5，这表明个别系统可能很快被检测到（分数增加到$\sim$ 41%，在20年）。这些可以被视为对即将到来的NANOGrav 15年数据集的悲观预测，因为它不包括潜在改进的定时解决方案和新添加的卫星的影响。
2022-12-19 astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15-year data set: Search for Transverse Polarization Modes in the Gravitational-Wave Background
本研究在 NANOGrav 15年数据集中搜索引力波背景的横向极化模式，发现数据最符合广义相对论预测的 HD 相关性，未发现支持额外 ST 极化模式的显著证据。
2023-10-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
