Versatile Directional Searches for Gravitational Waves with Pulsar Timing Arrays
通过多年来定期监测最稳定的毫秒双星，脉冲星定时阵列（PTA）被定位为检测和研究这些双星定时行为的相关性。来自超大质量黑洞双星的引力波是一个令人兴奋的潜在的可探测的关联源。我们描述了一个简单的技术，PTA可以“逐步上升”，形成时间序列的两个偏振模式的GW来自一个特定的方向的天空。我们的技术不需要关于GW信号的时域行为的假设。这种方法已经被用来放置严格的边界上的GW从单个SMBHB在圆形轨道。在这里，我们描述的方法，并证明了该技术的多功能性，在搜索各种各样的GW信号，包括突发与未建模的波形。使用前六年的数据从帕克斯脉冲星定时阵列，我们进行了一个全天空的搜索，可检测的过剩GW功率从任何方向。对于附近几个大质量星系团的视线，我们进行了更详细的搜索GW爆发的记忆，这是不同的签名SMBHB合并。在所有情况下，我们发现数据与噪声一致。
2015-10-27 astro-ph.IM
Time-domain Implementation of the Optimal Cross-Correlation Statistic for Stochastic Gravitational-Wave Background Searches in Pulsar Timing Data
超大质量黑洞双星、宇宙弦、暴胀遗留的引力波和早期宇宙的一级相变可能对10^（-9）Hz-10^（-7）Hz频段的引力波的随机背景有贡献。脉冲星定时阵列（PTAs）利用射电望远镜的高精度定时来检测这些频率的信号。在这里，我们提出了一个时域实现的最佳互相关统计随机背景搜索PTA数据。由于PTA数据典型的不规则采样以及使用定时模型来预测无线电脉冲的到达时间，时域方法更适合于此类数据的引力波数据分析。我们提出了从似然函数开始的最佳互相关统计量的推导，产生模拟随机背景信号的方法，以及两个相关PTA制度中互相关统计量的信噪比的标度律的严格推导：弱信号极限，其中仪器噪声在所有频率上都占主导地位，以及引力波信号在最低频率处占主导地位的第二状态。
2014-10-30 astro-ph.IM
Image-based searches for pulsar candidates using MWA VCS data
脉冲星已被证明有助于探索各种物理学。低射频脉冲星是研究脉冲星光谱特性和发射机制的重要手段。Murchison宽场阵列电压捕获系统（MWA-VXS）已被常规用于研究和发现低频率脉冲星，它提供了记录复杂电压的独特机会，可以离线波束形成或以毫秒时间分辨率成像。设计基于图像的方法来寻找脉冲星候选者，这可以在波束形成的数据中得到验证，可以通过减少所需的捆绑阵列波束的数量，提高计算资源效率来加速整个过程并导致更多的脉冲星检测。尽管灵敏度损失了~4倍，但从MWA-ESTA图像中搜索脉冲星候选者，我们可以探索更大的参数空间，这可能导致发现高频勘测遗漏的卫星，例如在高时间分辨率时间序列数据中因传播效应而模糊的卫星。的搜索也是必不可少的探测部分的参数空间无法达到传统的波束形成搜索的MWA。在本文中，我们描述了创新的方法，双处理MWA卫星数据的能力，即在这些图像中找到脉冲星候选者，并通过形成捆绑阵列波束进行验证。我们开发并测试了基于图像的方法来寻找脉冲星候选者，基于脉冲星的属性，如光谱指数，偏振和变化。这些方法的效率已经在已知的卫星上得到验证，和主要限制解释的敏感性和低-一些脉冲星的频谱周转。没有候选者被证实是一个新的脉冲星。这种新的能力现在将应用于多个观测，以加速脉冲星的发现，MWA并使用SKA-Low加速未来的搜索。
2022-12-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Pulsar Searches with the SKA
平方公里阵列将是脉冲星天文学的一个惊人的仪器。虽然完整的SKA将足够敏感，可以检测到从地球上可见的银河系中的所有恒星，但已经有SKA1，脉冲星搜索将发现足够的恒星，使目前已知的恒星数量增加四倍，毫无疑问，包括一系列令人惊叹的未知来源。需要实时处理每天收集的60 PB脉冲星搜索数据，使用执行10次以上POPS所需的信号处理管道。在这里，我们提出了SKA脉冲星搜索引擎的设计建议，并讨论了脉冲星搜索企业的挑战和解决方案。
2017-12-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Proving the short-wavelength approximation in Pulsar Timing Array gravitational-wave background searches
在未来几年内，脉冲星定时阵列有望探测到来自超大质量黑洞宇宙合并历史的低频引力波背景。GWB在脉冲星残差中引入了独特的相关性--脉冲的预期到达时间减去其实际到达时间。简化的假设是为了写一个解析表达式的关联函数，称为海林和唐斯曲线的各向同性GWB，这取决于角分离的脉冲星对，考虑的引力波频率，和距离的脉冲星。这就是所谓的短波长近似，我们证明这里严格和分析的第一次。
2018-09-11 astro-ph.GA astro-ph.IM
Parameter-space metric for all-sky semicoherent searches for gravitational-wave pulsars
全天空搜索引力波星的灵敏度主要受到计算资源有限的限制。半相干搜索是一种以固定计算成本最大化对引力波探测器灵敏度的广泛使用的方法：将来自引力波探测器的数据划分为多个段，对每个段进行相干分析，并将每个段的分析结果相加在一起。生成模板银行的相干分析的每一个部分，并为求和，需要的知识的度量相关的相干和半相干的参数空间分别。我们提出了一个有用的近似半相干参数空间度量，类似于Wette和Prix [Phys. Rev. D 88，123005（2013）]中提出的相干度量。新的半相干度量与Pletsch [Phys. Rev. D 82，042002（2010）]和Brady和Creighton [Phys. Rev. D 61，082001（2000）]中的先前工作进行了比较。我们发现，半相干全天空搜索需要的数量级比以前预测的模板。
2015-10-28 astro-ph.IM gr-qc
Nano-Hertz Gravitational Waves Searches with Interferometric Pulsar Timing Experiments
我们估计的灵敏度，纳赫兹引力波的脉冲星定时实验中，两个高度稳定的毫秒级的脉冲星被同时跟踪与两个相邻的射电望远镜，参考相同的时间保持子系统（即“时钟”）。通过取两个到达时间残差数据流的差值，我们可以精确地消除合并数据集中的时钟噪声，从而提高对引力波的灵敏度。我们估计，在（$10^{-9} - 10^{-8}$）Hz波段，这种“干涉”脉冲星计时技术可以潜在地提高对引力辐射的灵敏度，比单望远镜的灵敏度提高近两个数量级。干涉脉冲星计时实验可以用即将到来的大型阵列项目的相邻天线对进行。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
A nested sampling code for targeted searches for continuous gravitational waves from pulsars
本文描述了一个代码，用于在使用来自地面引力波探测器的数据对来自已知天体的连续引力波进行有针对性的搜索中执行参数估计和模型选择。我们描述了一般的工作代码和模拟数据包含噪声和模拟信号。我们还展示了它是如何执行相比，以前的MCMC和基于网格的方法来信号参数估计。附录A中提供了如何在各种情况下运行代码的详细信息。
2017-05-24 astro-ph.IM gr-qc
Citizen COmputing for Pulsar Searches: CICLOPS
当今脉冲星天文学中使用的大多数周期性搜索算法都非常高效，并利用了多个CPU或GPU。瓶颈通常表现为需要专家进行明智选择的操作。一个典型的情况是数据中存在射频干扰，这往往模仿脉冲星的周期性信号，需要对数百或数千个满足一些预先选择的标准的脉冲星“候选者”进行目视检查。CICLOPS是一个公民科学项目，旨在将寻找海盗转变为一个有趣的3D视频游戏。我们构建了一个分布式计算平台，使用用户的CPU和GPU运行计算，并利用人类在模式识别方面的独特能力来找到最佳候选脉动。
2020-12-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Optimized Blind Gamma-ray Pulsar Searches at Fixed Computing Budget
在费米LAT的多年光子数据中进行盲伽马射线脉冲星搜索的灵敏度主要受到有限计算资源的限制。为了解决这个“大海捞针”的问题，我们在这里提出了优化盲搜索的方法，以达到最高的灵敏度在固定的计算成本。对于相干和半相干的方法，我们考虑他们的统计特性，并研究其搜索灵敏度下的计算约束。结果验证了多级策略，其中第一阶段使用有效的半相干方法扫描整个参数空间，然后通过完全相干的分析来细化有希望的候选者。我们还发现，对于第一阶段的盲目搜索不相干谐波求和的权力是不值得在固定的计算成本为典型的伽玛射线散射。进一步提高灵敏度，我们提出了效率提高插值技术的半相干搜索阶段。通过现实的模拟，我们表明，总体上这些优化可以显着降低最小可检测的脉冲分数几乎50%，在相同的计算费用。
2014-09-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Efficient Gravitational Wave Searches with Pulsar Timing Arrays using Hamiltonian Monte Carlo
脉冲星定时阵列（PTA）通过寻找脉冲到达时间的相关偏差来探测低频引力波（GW）。当前贝叶斯搜索使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法，该方法难以对PTA和GW信号建模所需的大量参数进行采样。随着数据跨度和数据库数量的增加，这个问题只会变得更糟。另一种蒙特卡罗采样方法，哈密顿蒙特卡罗（HMC），利用哈密顿动力学产生样本建议告知模型似然的一阶梯度。这反过来又允许它更快地收敛到高维分布。我们实现HMC作为一种替代的抽样方法，在我们的搜索各向同性随机GW背景，并表明，这种方法产生等效的统计结果与标准MCMC技术运行类似的分析，而需要100-200倍的样本。我们表明，HMC样本生成的速度尺度为$\mathcal{O}(N_\mathrm{psr}^{5/4})$，其中$N_\mathrm{psr}$是的数目，相比之下，$\mathcal{O}(N_\mathrm{psr}^2)$的MCMC方法。这些因素抵消了使用HMC生成样品所需的增加的时间，证明了采用HMC技术用于PTA的价值。
2023-03-07 astro-ph.IM gr-qc
The effect of timing noise on targeted and narrow-band coherent searches for continuous gravitational waves from pulsars
大多数对中子星的连续引力波的研究都使用泰勒展开来模拟中子星的自旋下降。研究表明，他们的电磁（EM）发射遭受\emph{timing noise}，泰勒展开模型的相位小偏差。产生电磁辐射的机制如何与任何连续的引力波（CW）辐射相关尚不清楚;如果它们相互作用或锁定相位，那么CW也将经历定时噪声。信号和匹配滤波方法中使用的搜索模板之间的任何不一致将导致信噪比（SNR）的损失，称为“失配”。在这项工作中，我们假设CW遭受类似的定时噪声水平，其EM对应。我们注入和恢复假CW信号，其中包括从蟹状星云脉冲星的观测数据产生的定时噪声。测量$\sim 10$月数量级持续时间内的不匹配，发现大部分影响很小。这表明，最近所谓的“窄带”搜索对来自蟹状星云和船帆座星云的信号设置了上限，不会受到明显影响。在固定的观测时间，我们发现失配依赖于观测历元。考虑到平均失配作为观测时间的函数，我们发现它随时间呈幂律增加，因此在长基线搜索中可能变得相关。
2015-03-27 astro-ph.IM astro-ph.SR gr-qc
Fisher formalism for anisotropic gravitational-wave background searches with pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列（PTA）是目前唯一直接对周期长达十年的引力波敏感的实验。在未来的五到十年内，PTA有望探测到由吸入的超大质量黑洞双星共同产生的随机引力波背景（SGWB）。预计这一背景主要是各向同性的，目前的搜索集中在SGWB的反射部分。展望未来，SGWB中的各向异性可能会提供关于已知和未知天体物理学和宇宙学来源的额外信息。在本文中，我们建立了一个简单而现实的Fisher形式主义各向异性SGWB搜索与PTA。我们的形式主义是能够适应现实的PTA属性，并允许简单而准确的预测。我们说明了我们的方法与理想化的PTA组成的相同的，各向同性分布的heteroars。在一篇配套论文中，我们将我们的形式主义应用于当前的PTA，并表明它可以成为指导和优化真实数据分析的强大工具。
2020-11-30 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Searching for Millisecond Pulsars: Surveys, Techniques and Prospects
在过去的五年里，银河场中毫秒周期的周期星（我们在这里粗略地定义为周期为$<$ 20 ms的周期星）经历了一次复兴。新的或最近翻新的射电望远镜利用冷却接收器和最先进的数字数据采集系统，以各种射频对整个天空进行观测。在由{ \it Fermi}伽马射线太空望远镜确定的点源中有针对性地搜索毫秒级双星已经证明是非常成功的，在过去的五年中有超过50个发现。目前毫秒级恒星的样本数量已经接近200个，25年来第一次超过了银河系球状星团中的同类。虽然许多这些搜索的动机是找到脉冲星定时阵列的一部分，各种各样的有趣的系统，现在正在发现。下面的毫秒脉冲星现象的简要概述，我们描述这些搜索，并提出了一些在过去十年中的新发现的亮点。最后，我们对正在进行的和未来的调查进行预测和展望。
2013-08-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
IQRM: real-time adaptive RFI masking for radio transient and pulsar searches
在搜索时域数据中的短时间尺度天体物理瞬变时，射频干扰（RFI）会导致大量的假阳性候选人和灵敏度显着降低，如果不正确减轻。在这里，我们提出了一种算法，直接从短持续时间（$\sim$ 1秒）数据块推断时变频率信道掩码：该方法包括计算频谱统计，以及与RFI的存在相关，然后在所得值中找到高离群值。对于后者的任务，我们提出了一个离群值检测算法称为四分位数间范围缓解（IQRM），这是非参数和鲁棒性的存在下，在顺序数据的趋势。该方法不需要训练，原则上可以适应任何望远镜和RFI环境;它的效率在MeerKAT和Lovell 76米射电望远镜的数据上得到了证明。IQRM的速度足够快，可以用于流搜索，并已集成到MeerTRAP实时瞬态搜索管道中。还提供了开源Python和C++实现。
2021-12-01 astro-ph.IM
Exploiting Orbital Constraints from Optical Data to Detect Binary Gamma-ray Pulsars
很难通过它们的伽马射线发射来发现双星，因为目前的仪器通常每百万次旋转检测不到一个光子。这为孤立的搜索器带来了巨大的计算挑战，其中典型的参数搜索空间在四维中跨越很宽的范围。当脉冲星处于双星系统中时，要求甚至更高，其中轨道运动引入了几个额外的未知参数。在Pletsch & Clark（arXiv：1408.6962）早期工作的基础上，我们提出了这种搜索的最佳方法。这些也可以结合外部约束的参数空间进行搜索，例如，从光学观测的一个假定的二进制伴侣。解决办法有两部分。首先是通过参数空间度量在参数空间中构建最优搜索网格，用于初始半相干搜索和随后的完全相干后续搜索。第二种是解调和检测周期性脉动的方法。这些方法与传统的无线电搜索双星具有不同的灵敏度特性，可能会发现新的双星种群。
2020-10-22 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The Benefits of VLBI Astrometry to Pulsar Timing Array Searches for Gravitational Radiation
精确的天体测量是成功的脉冲星计时活动的一个组成部分。天体测量参数通常通过将它们作为定时模型的参数拟合到一系列脉冲到达时间（TOA）来获得。在几年的时间跨度内测量到微秒精度的TOA可以产生亚毫弧秒精度的位置测量。然而，如果脉冲星显示出任何红色自旋噪声，则基于时间的天体测量可能会产生偏差，这可以与随机引力波背景产生的红色噪声信号进行比较。我们研究了不同光谱类型的噪声是如何被定时模型吸收的，从而导致天体测量参数的显著估计误差。我们发现，常用的技术，在红噪声（Cholesky白化）的存在下，防止噪声吸收到定时模型非常好，如果观测的时间基线超过几年，但不足以处理较短的脉冲星数据集。脉冲星优化的甚长基线干涉测量（VLBI）不依赖于定时，能够提供精确到高精度定时所需的亚毫角秒水平的位置估计。我们计算了国际天体参考系和脉冲星时间框架之间的必要转换，并定量讨论了未来几年转换将如何改进。我们发现，将VLBI天体测量到的定时模型的恒星，只有几年的定时数据存在将导致更现实的评估红自旋噪声，并可以提高幅度的引力波签名后拟合定时残差的20倍或更多。
2013-12-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for gravitational wave astronomy with next generation large-scale pulsar timing arrays
下一代射电望远镜，即500米口径球面望远镜（FAST）和平方公里阵列（SKA），将彻底改变基于脉冲星定时阵列（PTA）的引力波（GW）搜索。我们回顾了FAST和SKA的一些特性，以及由此产生的PTA，这些特性与探测来自单个超大质量黑洞双星的引力波信号有关。
2017-11-13 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
Identifying pulsar candidates in interferometric radio images using scintillation
本文提出一种在干涉射电图像中通过识别闪烁源来筛选脉冲星候选体的新技术，可节省计算量并发现时域搜索难以探测的脉冲星。
2024-07-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coherent Search for Binary Pulsars across all Five Keplerian Parameters in Radio Observations using the template-bank algorithm
围绕白矮星和中子星运行的相对论双星已经提供了很好的引力测试。然而，尽管观测努力，围绕黑洞运行的脉冲星仍然难以捉摸。一个可能的解释是脉冲星的轨道运动在观测过程中改变了其明显的自旋频率，从而导致了极端的多普勒拖尾效应。这个问题的经典解决方案是假设在整个观测过程中加速度或加加速度是恒定的。然而，当观测样本占轨道的很大一部分时，这种假设就不成立了。这限制了搜索观察的长度，从而限制了它们的灵敏度。这为开发可以在更长时间的观测中找到紧凑双星的技术提供了强大的动力。在这里，我们提出了一个基于GPU的无线电脉冲星搜索管道，可以执行一个相干搜索的二元脉冲星直接搜索超过三个或五个开普勒参数使用模板银行算法。我们比较了从我们的管道与加速和加加速度搜索管道模拟脉冲星质量的黑洞二进制和观测PSR J 0737 - 3039 A的灵敏度。我们还讨论了计算的可行性，我们的管道无针对性的脉冲星调查和有针对性的搜索。我们的基准结果表明，在高时间分辨率宇宙脉冲星巡天中，对自旋周期为P $_{\rm spin} \geq 20 \rm ms$的P-BH双星进行覆盖3-10 T $\mathrm{_{obs}}$区域的圆轨道搜索是可行的。此外，椭圆轨道搜索球状星团中的P $_{\rm spin} \geq 20 \rm ms$恒星轨道的中等质量黑洞在5-10 T $\mathrm{_{obs}}$制度是可行的，观测时间短…
2021-12-22 astro-ph.IM
The noise properties of 42 millisecond pulsars from the European Pulsar Timing Array and their impact on gravitational wave searches
脉冲星定时阵列对引力波的灵敏度取决于单个脉冲星定时数据中存在的噪声。噪声对于脉冲星来说既可以是内在的，也可以是外在的。例如，噪声的内在来源将包括旋转不稳定性。噪声的外部来源包括没有充分建模的物理过程的贡献，例如色散和散射效应、分析误差和仪器不稳定性。我们提出的结果，从噪声分析的42毫秒脉冲星（MSP）观察到的欧洲脉冲星定时阵列。为了表征低频，随机和无色噪声分量，或“定时噪声”，我们采用两种方法，基于贝叶斯和频率统计。对于25个MSP，我们实现了统计上显着的测量其定时噪声参数，并发现这两种方法给出了一致的结果。对于其余17个MSP，我们在95%置信水平下对定时噪声幅度设置上限。此外，我们把上限的脉冲星噪声预算的参考陆地时间标准的误差（低于1%）的贡献，我们发现的证据，噪声分量，这是目前只在四个使用的望远镜之一的数据。最后，我们估计，个别的时间噪声的各向同性，随机GW背景的数据集的灵敏度降低了一个因素>9.1和一个因素>2.3的连续GW从可分辨的，螺旋形的超大质量黑洞二进制与圆形轨道。
2016-01-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
A PRESTO-based Parallel Pulsar Search Pipeline Used for FAST Drift Scan Data
基于PRESTO（PulsaR Exploration and Search Toolkit）开发了一个脉冲星搜索管道。该流水线简单地在进程级并行运行去色散、FFT（快速傅立叶变换）和加速搜索，以缩短处理时间。通过两种并行策略，流水线可以大大缩短正常搜索和加速搜索的处理时间。该管道首先用PMPS（Parkes Multibeam Pulsar Survery）数据进行了测试，并发现了两个新的微弱脉冲星。该方法已成功应用于500米口径球面射电望远镜（FAST）漂移扫描数据的处理，至今已发现数十颗新的脉冲星。该管道仅基于CPU，可以轻松快速地部署在计算节点中，用于测试目的或数据处理。
2019-12-30 astro-ph.GA astro-ph.IM
Search for glitches of gamma-ray pulsars with deep learning
脉冲星的故障通常被认为是中子星内部超流体的明显表现。它们中的大多数是通过无线电波长的连续监测发现和广泛研究的。费米-LAT太空望远镜带来了一场革命，发现了大量的伽马射线天体。在本文中，我们建议采用这些观察新的毛刺的搜索。我们开发的方法能够检测阶跃样频率变化与毛刺在稀疏的伽玛射线数据。它是基于加权H-测试统计和毛刺识别的卷积神经网络的计算。该方法在Monte Carlo集上具有较高的精度，并将在未来的工作中应用于实际伽玛射线数据中脉冲星毛刺的搜索。
2021-05-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Analytic distribution of the optimal cross-correlation statistic for stochastic gravitational-wave-background searches using pulsar timing arrays
本研究通过解析与数值方法证明脉冲星计时阵列GWB搜寻的最优互相关统计量服从广义卡方分布，纠正了此前认为其零分布近似高斯的错误，为探测显著性的准确计算提供了正确的统计基础。
2023-05-01 astro-ph.IM gr-qc
Reprocessing of a Green Bank 43-meter Telescope Survey of Unidentified Bright Radio Sources for Pulsars and Radio Bursts
我们重新处理了一组用绿岸43米望远镜拍摄的75个明亮、身份不明、陡谱偏振射电源的观测结果，以发现以前未被发现的亚毫秒射电星和射电爆发。Schmidt等人报告了这些数据的第一次搜索的（空）结果。我们的再处理搜索了1000 pc cm $^{-3}$的色散测量（DM）的单脉冲，这些脉冲使用基于深度学习的分类器FETCH进行分类。我们还在更大范围的DM和加速度下搜索周期性。我们的搜索对紧凑双星系统中的高加速、快速旋转的双星（包括亚毫秒双星）以及高度分散的脉冲信号（如快速射电暴）敏感。在后处理过程中没有发现射电暴或天体物理学爆发信号。
2021-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Modeling the uncertainties of solar-system ephemerides for robust gravitational-wave searches with pulsar timing arrays
一旦我们将脉冲到达太阳系的时间与太阳系的惯性静止坐标系联系起来，脉冲星发射的规律性就变得显而易见了。由此可见，在确定地球相对于太阳系重心的位置时，误差可能会在脉冲星定时剩余时间序列中表现为时间相关偏差，从而影响脉冲星定时阵列对低频引力波的搜索。事实上，最近的阵列数据集产生不同的引力波背景上限和检测统计分析时，与不同的太阳系星历。重要的是，星历表通常不提供可用的误差表示。在这篇文章中，我们描述的动机，建设和应用的物理模型的太阳系星历的不确定性，重点是自由度（木星的轨道要素）最相关的引力波搜索与脉冲星定时阵列。该模型BayesEphem用于在NANOGrav的11年随机背景搜索中获得星历稳健的结果，并为NANOGrav和其他联盟的未来搜索提供了基础。这里报告的分析和模拟表明，星历表建模降低了11年数据集的引力波敏感性，这种退化将消失与改进星历表和更长的脉冲星定时数据集，将在不久的将来成为可用。
2020-01-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The SUrvey for Pulsars and Extragalactic Radio Bursts I: Survey Description and Overview
我们描述的调查脉冲星和河外射电暴（SUPERB），正在进行的脉冲星和快速瞬变调查使用帕克斯射电望远镜。SUPERB包括实时加速搜索射电星和单脉冲搜索射电星以及快速射电暴。我们报告的观测设置，数据分析，多波长/信使连接，调查灵敏度的卫星和快速射电暴和射频干扰的影响。我们进一步报告了在该项目中发现的前10颗恒星。其中有PSR~ J 1306 $-$ 40，它是双星系统中的一颗毫秒脉冲星，在轨道的很大一部分时间里它似乎被食了。PSR~ J 1421 $-$ 4407是另一颗毫秒脉冲双星，其轨道周期为$30.7$天。这个轨道周期是在一个只有高偏心双星已知的范围内，并且理论上是预期的;尽管如此，它的轨道的偏心率为$10^{-5}$。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Coherent Signal Detection with Pruning -- I. Finding Short-Period Binary Pulsars in Circular Orbits
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究旨在解决短周期双星系统中脉冲星探测的计算挑战，提出基于极端剪枝的分层搜索框架，克服传统方法局限，提高检测概率和计算效率，提升高价值目标发现潜力。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Controlling Outlier Contamination In Multimessenger Time-domain Searches For Supermasssive Binary Black Holes
许多种类的时域数据集可能容易出现由仪器或天体物理异常引起的统计异常值。这些可能会损害对时间序列内信号的搜索，并导致有偏的参数估计。针对超大质量二元黑洞的多信使时域搜索的通用离群值缓解方法尚未得到充分探索。在努力执行强大的孤立与低计算成本，我们提出了一个吉布斯抽样计划。这为离群值建模和隔离提供了结构简单性，因为它需要最小的修改来适应具有脉冲星定时阵列或光度数据的时域建模场景。我们稳健地诊断异常值存在于模拟脉冲星定时数据集，然后进一步将我们的方法应用于脉冲星J $1909$ $-$ $3744$从NANOGrav 9年数据集。我们还探讨了周期性的二元活动星系核候选PG $1302$ $-$ $102$使用的数据集从卡塔利娜实时瞬态调查，全天自动调查超新星，和林肯近地小行星研究。我们提出了我们的研究结果，并概述了未来的工作，可以提高离群建模和隔离多信使时域搜索。
2022-09-16 astro-ph.GA astro-ph.IM gr-qc
Hierarchical Inference of the Supermassive Black Hole Binary Merger Rates from Joint Searches using Pulsar Timing Arrays
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究提出分层贝叶斯框架，将SMBHB并合率密度模型直接嵌入PTA似然，通过泊松点过程推断并合信号，模拟显示可补充SGWB信息并收紧约束。
2026-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Searching for a waveform-agnostic gravitational wave signal in pulsar timing arrays
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Monash University（蒙纳士大学）；Montana State University（蒙大拿州立大学）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）
提出一种基于傅里叶展开的波形无关框架，通过贝叶斯层次模型同时推断引力波源的天区位置、频率成分和随机背景，为脉冲星计时阵列提供灵活且鲁棒的信号搜索工具。
2026-05-30 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The Targeted Standard Siren Cosmology with Pulsar Timing Arrays
Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
利用脉冲星计时阵列进行靶向搜索，可实现高精度推断哈勃常数，为解决哈勃张力提供支持。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Red noise and evolving signals: a complete frequentist approach to supermassive black hole binary searches with pulsar timing arrays
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯里奥格兰德河谷大学）；IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
针对脉冲星计时阵列中演化超大质量黑洞双星引力波信号，提出广义似然比检验和T统计量，通过半解析最大化与粒子群优化降低维度，实现高效检测。
2026-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
The Southern-sky MWA Rapid Two-metre (SMART) pulsar survey -- I. Survey design and processing pipeline
本文介绍了SMART脉冲星巡天的设计与处理流水线，利用MWA大视场和电压捕获系统在140-170 MHz频段高效搜寻南天脉冲星，通过多阶段处理克服计算成本，模拟预测可发现约300颗新脉冲星。
2023-02-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
The High Time Resolution Universe survey XIV: Discovery of 23 pulsars through GPU-accelerated reprocessing
我们在南方高时间分辨率宇宙脉冲星巡天的中高银河纬度部分的档案数据中进行了一次新的射电望远镜搜索。这是第一次在整个数据集中搜索二进制序列，这是一项由GPU加速的去色散和周期性搜索代码实现的成就，比以前使用的管道快近50倍。候选人选择完全由机器学习算法处理，允许在几个人天内评估1760万名候选人。我们还引入了一种离群值检测算法，用于有效减轻折叠数据的射频干扰（RFI），这是一种新方法，可以发现先前被RFI掩盖的干扰。我们讨论了对未来搜索的影响，特别是扩大RFI缓解工作的重要性，以提高调查的完整性。我们总共发现了23个以前未知的源，包括6个毫秒双星和至少4个双星系统中的毫秒双星。我们还发现了一个难以捉摸但可信的红背候选人，我们还没有确认。
2018-11-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-Messenger Gravitational Wave Searches with Pulsar Timing Arrays: Application to 3C66B Using the NANOGrav 11-year Data Set
当星系合并时，其中心的超大质量黑洞可能会形成双星，并在合并过程中发出低频引力辐射。在本文中，我们考虑星系3C66 B，这是第一个多信使搜索的引力波的目标。由于观测到的源的光度和天体测量数据中存在的周期性，理论上它包含一个超大质量黑洞双星。它明显的1.05年轨道周期将使引力波发射直接进入脉冲星的时间带。自从3C66B的第一次脉冲星定时阵列研究以来，已经公布了源的修订模型，并且定时阵列的灵敏度和技术已经显着改善。有了这些进展，我们进一步限制啁啾质量的潜在超大质量黑洞二进制在3C66 B小于$(1.65\pm0.02) \times 10^9~{M_\odot}$使用的数据从NANOGrav 11年的数据集。该上限提供了比先前限制提高1.6倍的因子，以及比完成的第一次搜索提高4.3倍的因子。尽管如此，最新的轨道模型的来源仍然是符合我们的限制脉冲星定时阵列数据。此外，我们能够量化的改进所取得的列入源属性收集电磁数据的“盲”脉冲星定时阵列搜索。利用这些方法，很明显，它是不必要的，以获得有意义的天体物理推论，以获得确切的先验知识的周期的一个双。
2020-08-12 astro-ph.GA astro-ph.IM
On the Acceleration of Pulsar Timing computations using Normalising Flows and Parallelisation
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Ahmedabad University（艾哈迈达巴德大学）；IISER Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
该研究针对脉冲星计时计算的高维度等瓶颈，采用POCOMC采样技术与并行化方案，对比了不同软件包的加速效果，为PTA分析提供了高效计算途径。
2026-10-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Cosmic Census of Radio Pulsars with the SKA
平方公里阵列（SKA）将在脉冲星科学中取得突破性的发现。在本章中，我们将概述新卫星的SKA调查，以及我们将如何进行必要的后续定时观测。SKA的宽视场，高灵敏度，多波束和子阵列能力，加上先进的脉冲星搜索后端，将导致发现大量的脉冲星。这将使SKA的脉冲星科学目标（用脉冲星双星系统测试广义相对论，用脉冲星-黑洞双星研究黑洞定理，以及在脉冲星定时阵列中直接探测引力波）成为可能。使用SKA 1-MID和SKA 1-LOW，我们将调查银河系到前所未有的深度，增加已知的恒星数量超过一个数量级。SKA 2将有可能发现SKA天空中所有向我们发射的银河无线电发射卫星。这将清楚地描绘出恒星的诞生特性以及银河系的引力势、磁场结构和星际物质含量。有针对性的搜索将能够探测到奇异的系统，例如我们推断的大约1000颗恒星正在密切围绕银河系中心的超大质量黑洞Sgr A* 运行。此外，SKA的灵敏度将足以探测本星系群中的双星。为了获得发现的自旋特征，我们将进行实时搜索，并使用子阵列和动态调度，一旦发现它们，就立即对它们进行计时，同时继续进行调查观察。预计的大量发现表明，我们将发现目前未知的稀有系统，这些系统可以用来推动我们对天体物理学的理解，并提供测试物理学的工具，就像脉冲星社区过去所做的那样。
2014-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
PSR J0437-4715: The Argentine Institute of Radioastronomy 2019-2020 Observational Campaign
阿根廷射电天文学研究所配备了两个单碟30米射电天线，能够在1.4千兆赫对南半球的射电和无线电瞬变进行日常观测。我们的目标是为脉冲星计时研究作出贡献，与短时间尺度的星际闪烁和寻找连续引力波的来源。我们对明亮的毫秒脉冲星J 0437 $-$ 4715进行了一年多的高频差（几乎每天）长时距观测，获得了700多小时的高质量数据，计时精度优于1~ $μ$ s。我们描述了IAR观测到的J 0437 $-$ 4715的白和红时序噪声。我们量化的闪烁在这个数据集的影响，并进行单脉冲星搜索的连续引力波，在nHz- $μ$ Hz的频率范围内设置限制。我们证明了IAR的潜力，在1.4 GHz的无线电频段进行脉冲星监测的时间很长，每天的节奏。特别是，我们得出的结论是，正在进行的观测活动的毫秒脉冲星J 0437 $-$ 4715可以有助于增加现有的脉冲星定时阵列的灵敏度。
2021-01-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
