Constraining alternative polarization states of gravitational waves from individual black hole binaries using pulsar timing arrays
脉冲星计时阵列对单个超大质量黑洞双星在其早期螺旋阶段产生的引力波扰动非常敏感。修正的重力理论允许发射重力偶极辐射，相对于低轨道速度的四极辐射，这种辐射增强，使早期的螺旋成为测试修正重力效应存在的理想状态。使用理论不可知论的描述修改后的引力理论的基础上的参数化后爱因斯坦的框架，我们探索的可能性检测偏离广义相对论使用模拟脉冲星定时阵列数据，并提供预测的约束条件，可以实现。我们推广的{ \tt enterprise}脉冲星定时软件，以考虑可能的额外的偏振状态和修改的相位演化，并研究如何准确地模拟信号的参数可以恢复。我们发现，虽然纯偶极模型可以部分恢复纯四极信号，但当使用具有所有极化状态的完整模型时，几乎不可能出现混淆。由于没有信号存在，并使用噪声水平在当代阵列中看到的，我们产生预测的上限，可以放置在替代偏振模式的振幅作为源的天空位置的函数。
2019-04-04 astro-ph.HE gr-qc
First measurement of the total gravitational quadrupole moment of a black widow companion
本文首次测量了蜘蛛脉冲星PSR J2051 $-$ 0827的伴星引力四极矩。为此，我们重新分析了无线电定时数据，使用一个新的模型，它能够占近星点进动所造成的潮汐和离心变形的明星，以及广义相对论。该模型考虑到四极矩的时变分量，从而自洽地解释了在这些系统中观察到的轨道周期变化。我们的分析结果在第一次检测到轨道进动的蜘蛛系统在$\dotω = -68.6_{-0.5}^{+0.9}$度/年和最准确的测定轨道偏心率PSR J2051 $-$ 0827与$e = (4.2 \pm 0.1) \times 10^{-5}$。我们发现，可变的四极分量比平均四极矩$\bar{Q} = -2.2_{-1}^{+0.6} \times 10^{41}$ kg.m $^2$小约100倍。我们将讨论如何精确建模的高精度光学光变曲线的伴星将允许它的拱点运动常数从我们的结果。
2020-04-03 astro-ph.HE
Pulsar timing array sensitivity to anisotropies in the gravitational wave background
本研究利用脉冲星计时延迟的全协方差矩阵评估PTA对引力波背景各向异性的灵敏度，发现未来可实现低多极矩百分比级精度，且各向异性与Hellings-Downs角相关性可独立重建。
2024-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Harmonic space analysis of pulsar timing array redshift maps
基于标准的宇宙微波背景技术，提出了一种新的处理脉冲星定时阵列对引力波背景响应的角度信息的框架。我们计算了在地球上产生的全天空引力红移图的角功率谱，包括单个明亮的引力辐射源和统计各向同性的非偏振高斯随机引力波背景。角功率谱是Hellings & Downs曲线的谐波变换。我们使用功率谱来检查在这两种情况下的Hellings & Downs曲线的预期方差。最后，我们讨论了脉冲星定时阵列对角功率谱的敏感程度，发现功率谱的敏感性主要由引力红移图的四极各向异性决定。
2017-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Braking indices as probes of r-mode spin-down in young pulsars
University of Western Ontario（韦仕敦大学）；Ferdowsi University of Mashhad（马什哈德费尔多西大学）；King’s University College, University of Western Ontario（韦仕敦大学国王学院）
本研究提出四通道自旋下降模型，利用制动指数约束年轻脉冲星类r模式电流四极扭矩，分析多数源无需引力波自旋下降，PSR J0537−6910或存在强类电流四极贡献。
2026-07-30 astro-ph.HE
Relations Between Neutron-Star Parameters in the Hartle-Thorne Approximation
使用恒星结构计算的Hartle-Thorne近似，我们推导出解析表达式连接的椭圆形的恒星表面的紧凑性，自旋角动量，和时空的四极矩。我们还得到了紧度、自旋角动量和时空四极子之间的经验关系。我们的公式再现数值计算的结果，在百分之几，并帮助减少所需的参数的数量，以模拟适度旋转的中子星的观测外观。这足以将理论光谱和计时模型与旨在测量中子星质量和半径并确定其内部主导状态方程的观测进行比较。
2013-09-16 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Hubble Constant with Double Gravitational Wave Sources in Pulsar Timing
脉冲星计时阵列（PTA）正在寻找来自超大质量黑洞双星（SMBHB）的引力波。在这里，我们展示了未来的PTA如何使用来自单独分辨的SMBHB源的引力波探测来产生纯粹基于引力波的哈勃常数测量。这是通过测量两个独立的距离，从引力波信号在定时残差相同的源：通过频率演化效应的亮度距离$D_L$，和视差距离$D_\mathrm{par}$通过波前曲率（菲涅耳）的影响。我们提出了一个广义的时间残差模型，包括在膨胀的宇宙中的这些影响。这两个距离，$D_\mathrm{par}$是具有挑战性的测量，由于脉冲星距离包裹的问题，在地球脉冲星距离和引力波源参数，需要高度精确，亚秒差距水平，脉冲星距离测量，以克服退化。然而，在本文中，我们证明，结合知识的两个SMBHB源的定时残差在很大程度上消除了包装周期退化。两个源通过识别到双星的距离同时校准PTA，这本身是有用的，并且允许恢复源光度和视差距离，这导致哈勃常数的测量。我们发现，在平方公里阵列的时代，乐观的PTA，两个SMBHB源在几百Mpc可以用来测量哈勃常数的相对不确定性的顺序为10%。
2022-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Using Gravitational Wave Parallax to Measure the Hubble Parameter with Pulsar Timing Arrays
我们演示了如何脉冲星定时阵列（PTA）可以，在原则上，产生一个纯粹的引力波（GW）测量的光度距离和同向距离的超大质量黑洞二进制源，从而提供一个估计的源红移和哈勃常数。光度距离是通过啁啾质量的标准测量得出的，对于PTA波段中缓慢演变的双星源，可以通过比较地球上的GW定时残差频率与阵列中遥远的双星上的GW定时残差频率来找到。可以从由GW波前的曲率引起的GW定时视差测量共动距离。当脉冲星距离被限制在GW波长以下时，这可以在PTA波段的高频端检测到Gpc距离的单个源，未来的PTA包含$\mathcal{O}(10)$ kpc的定时好的脉冲星。这样一个未来的PTA，与$\gtrsim 30$望远镜的精确距离测量在1和20~kpc之间，可以测量哈勃常数在百分之几十的水平为一个单一的来源在$0.1 \lesssim z \lesssim 1.5$。在$z \lesssim 0.1$，光度和共动距离太相似而不能解缠，除非光度距离测量中的分数误差降低到10%以下。在$z\gtrsim 1.5$，该测量将可能受到信噪比阈值的限制。一般来说，澄清不同类型的宇宙学距离，可以探测的PTA，以及它们与脉冲星距离测量的关系是重要的正在进行的PTA实验，旨在检测和表征GWs。
2021-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Decade Long Timing Study of the Black Widow Millisecond Pulsar J1544+4937
本文介绍了对食黑寡妇毫秒脉冲星（MSP）双星J1544 + 4937进行的11年射电计时结果。我们报告一个相位连接的定时模型，这个MSP，使用观测与巨型米波射电望远镜（GMRT）在多个频率和绿岸望远镜（GBT）。这是使用GMRT对任何银河场MSP进行的持续时间最长的计时研究。在将时间基线从现有的1.5年延长到大约10年的同时，我们报告了该脉冲星首次探测到一个显著的自行值（$\mathrm{μ_{T}} \sim$ 10.14（5）$\mathrm{mas/year}$）。沿脉冲星的视线观测到色散测度（$\mathrm{ΔDM~ \sim 10^{-3}}$ pc $\mathrm{cm^{-3}}$）的时间变化，表现为一阶、二阶和三阶DM导数的显著测定。我们还注意到频率依赖的DM变化的顺序$\mathrm{10^{-3}~ pc~ cm^{-3}}$，这可能是由于空间的电子密度变化在星际介质。这项研究首次揭示了这个MSP的轨道周期的长期变化。我们调查了可能的原因，并提出，在同伴的引力四极矩的变化可能是负责所观察到的时间变化的轨道周期。
2022-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Long-Term Radio Timing Observations of the Transition Millisecond Pulsar PSR~J1023+0038
射电毫秒脉冲星PSR J1023+0038表现出复杂的计时和日食行为。在这里，我们分析了四年的无线电监测观察这个对象的价值。我们得到了一个长期的定时解决方案，虽然有很大的剩余定时误差，作为一个明显的轨道周期变化的结果。我们还观察到变量日食时，同伴通过我们的视线附近，在日食附近和随机轨道相位，并在随机轨道相位信号的短期消失过度色散措施。我们解释的日食可能是由于在同伴的磁层支持的磁压的材料，和轨道周期的变化可能是由于引力四极耦合机制。这两种机制都是伴星磁场活动的结果，与预测伴星应该完全对流，因此没有磁性的进化模型相冲突。我们还使用我们的定时数据来测试系统的$γ$射线发射的轨道和旋转调制，没有发现轨道调制的证据和脉冲星周期调制的$3.7σ$证据。从该系统的能量学来看，我们观测到的$γ$射线发射完全来自毫秒脉冲星本身，这似乎是合理的，但这些$γ$射线似乎不太可能为伴星提供辐射，我们将其归因于粒子风驱动的激波产生的X射线加热。
2013-11-20 astro-ph.HE
A High Braking Index for a Pulsar
我们提出了一个相位相干定时解决方案PSR J1640-4631，一个年轻的206毫秒脉冲星使用X射线定时观测与NuSTAR。在该计时活动中，我们测得PSR J1640-4631的制动指数为n = 3.15+/-0.03。使用一系列的模拟，我们认为，这种异常高的制动指数是不是由于定时噪声，但内在的脉冲星的自旋下降。然而，我们不能排除污染是由于一个看不见的小故障恢复，虽然恢复时间尺度将不得不比大多数尚未观察到的更长。如果这个制动指数最终被证明是稳定的，它表明脉冲星制动指数大于3在自然界中是允许的，因此其他物理机制，如质量或磁四极在脉冲星自旋下降中是重要的。我们还提出了一个3-西格玛上限的脉冲通量在1.4 GHz的0.018毫焦。
2016-03-01 astro-ph.HE
Probing Ultralight Bosons with Compact Eccentric Binaries
自旋黑洞通过超辐射过程可以大量产生超轻玻色子，并形成类氢光谱的束缚态。我们表明，这样的“引力原子”通常具有巨大的质量四极杆，并导致显着的轨道进动时，它与第二个紧凑的对象形成一个偏心二进制。动力学形成的黑洞双星或脉冲星-黑洞双星在它们的早期吸气期间是典型的偏心的。我们发现，大的轨道岁差可以在它们的引力波或脉冲星定时信号中产生明显的和可观测的信号。
2021-07-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The effect of small inter-pulsar distance variations in stochastic gravitational wave background searches with Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列的主要目标之一是探测由引力波非相干叠加产生的随机背景，特别是来自宇宙中的超大质量黑洞双星。目前的随机背景搜索假设PTA中的恒星彼此分离，并与地球分离许多GW波长。随着越来越多的毫秒级射电望远镜被发现并添加到PTA中，一些射电望远镜可能仅被几个辐射波长或更少的波长分开，从而导致阵列中的近距离射电望远镜之间的相关GW相位变化。在这里，我们调查如何PTA重叠减少功能（ORF），四极杆顺序，这些额外的相关相位变化的影响，以及他们如何反过来又受到影响放松的假设，即所有的恒星是等距的太阳系重心。我们发现，在低频GW的背景限制$f\sim10^{-9}$ ~Hz，并在不同的距离从地球的脉冲星，这些额外的相关性只影响了几个百分点的ORF脉冲星对在大的角间距，如预期的。然而，当附近（100 pc量级）的双星相隔小于几度时，相关的相位变化可以在各向同性ORF的幅度中引入百分之几十的变化，并且在各向异性ORF中引入大得多的分数差异-对于相隔3度的等距双星，在$m=0$、$l=2$ ORF中高达188。事实上，大多数各向异性ORF的幅度在小但非零的脉冲星间隔时最大。最后，我们写下了一个小角度近似的相关相位变化，可以很容易地在搜索管道中实现，并为完整性，检查的行为的ORF的太阳位于从地球的辐射波长。
2014-08-28 astro-ph.HE gr-qc
A Whisper from Within: Response of a Pulsar Timing Array to an Internal Gravitational-wave Source
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics at Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, CAS（中国科学院上海天文台）
本文研究球状星团或星系核中微型脉冲星计时阵列对内部引力波源的响应，考虑近场效应，发现当脉冲星靠近源时，非辐射场主导导致计时残差急剧上升，可被现有射电望远镜探测。
2026-06-19 astro-ph.HE
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
Prospects for Probing the Spacetime of Sgr A* with Pulsars
在围绕Sgr A* 的紧凑轨道上发现射电双星将允许对超大质量黑洞的时空进行前所未有的详细调查。本文表明，脉冲星计时，包括一个单一的脉冲星，有可能提供新的测试广义相对论，特别是它的宇宙审查猜想和无毛定理旋转黑洞。这些实验可以通过100微秒精度的定时观测来进行，对于频率高于15 GHz的正常脉冲星，可以使用平方公里阵列来实现。基于标准的脉冲星计时技术，我们开发了一种方法，可以确定的质量，自旋和四极矩的Sgr A*，并提供了一致的协方差分析的测量误差。此外，我们测试这种方法在详细的模拟数据模拟。似乎只有在轨道周期低于0.3年时，才有可能出现可忽略不计的外部扰动。对于这样的轨道，如果Sgr A* 在快速旋转，我们预计在5年内会有约10^-3的标架拖曳检验和约10^-2的无毛定理检验。我们的方法也能够识别由Sgr A* 周围的分布质量引起的扰动，从而在这些重力测试中提供高置信度。我们的分析不受我们对银河系中心R 0距离的不确定性的影响。将脉冲星计时与恒星轨道的天体测量结果相结合，将大大提高R 0的测量精度。
2011-12-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Timing analysis of the 2022 outburst of the accreting millisecond X-ray pulsar SAX J1808.4$-$3658: hints of an orbital shrinking
本文通过NICER计时分析SAX J1808.4$-$3658的2022年爆发，首次发现其轨道周期收缩，并确认长期自转减慢，提出轨道演化与伴星质量四极矩变化耦合。
2022-12-22 astro-ph.HE
Are gravitational waves spinning down PSR J1023+0038?
脉冲星J1203+0038以$ν\approx 592$ Hz的频率旋转，并被观察到在射电状态和低质量X射线双星状态之间转换，在射电状态期间，它是可见的毫秒射电脉冲星，在低质量X射线双星状态期间，吸积动力的X射线脉动是可见的。两个阶段的时间显示，在LMXB阶段，中子星以$\dotν\approx -3 \times 10^{-15}$ Hz/s的速度旋转，这比在射电阶段测量的速度快大约27%，$\dotν\approx -2.4 \times 10^{-15}$ Hz/s，并且与吸积模型的预测不一致。在这封信中，我们认为，自旋下降率的增加是兼容的引力波发射，特别是在吸积阶段的“山”的创建。我们表明，在地壳中的pycno-核反应率的不对称性可以导致一个足够大的质量四极解释所观察到的自旋下降率，到目前为止，没有其他自洽的解释，并在下一个毫秒射电脉冲星阶段的开始，无线电定时可以测试这种情况。另一种可能性是系统中可能存在振幅为$α\approx 5\times10^{-8}$的不稳定$r$模式.
2017-03-24 astro-ph.HE
Evidence for the radiation-pressure dominated accretion disk in bursting pulsar GRO J1744-28 using timing analysis
X射线脉冲星GRO J1744-28是一个独特的源，它既显示了脉动，也显示了II型X射线爆发，从而可以研究吸积盘在其超爱丁顿爆发期间以超过$10^{19}$ g s $^{-1}$的巨大质量吸积率与磁层的相互作用。源中的磁场强度，$B\approx 5\times 10^{11}$ G，从在4.5 keV附近的能谱中发现的回旋吸收特征已知。在这里，我们探讨的背景下，其磁层的辐射压力为主的吸积盘的相互作用的源的通量变化。特别地，我们给出了利用1996-1997年的RXTE观测资料分析噪声功率密度谱的结果。吸积的致密天体通常呈现出PDS的破幂律形状，其破幂对应于最内层圆盘半径处物质的开普勒轨道频率。因此，观测到的破裂频率可以用来估计磁层的大小。然而，我们发现，所观察到的PDS的GRO J1744-28显着不同的典型形状。此外，观察到的断裂频率似乎明显高于基于从回旋加速器线能量估计的磁场所预期的频率。我们认为，这些观测事实可以归因于存在的辐射压力占主导地位的区域在吸积盘在光度高于$\sim$ 2 $\times 10^{37}$ erg s $^{-1}$。我们讨论了在这样的磁盘PDS形成的定性模型，并表明它的预测与我们的观测结果是一致的。辐射压力主导区的存在也可以解释所观察到的弱亮度依赖的内半径，我们认为，小的内半径可以解释由四极分量主导的磁场的中子星。
2019-05-14 astro-ph.HE
Spin down during quiescence of the fastest known accretion-powered pulsar
我们提出了一个598.89赫兹吸积毫秒脉冲星，IGR J 00291 +5934，使用罗西X射线定时探测器的数据在2008年8月和9月的源展出的两个爆发的时间解决方案。我们估计了中子星的自旋频率，并改进了系统轨道解。为了达到最高的精度在测量的自旋频率变化的源之间经历的2008年8月爆发和2004年展出的最后一次爆发，我们重新分析了后者考虑到整个数据集可用。我们发现，在静止期间，源以平均速率ν dot_{sd} =（-4.1 +/- 1.2）E-15 Hz/s自旋下降。我们讨论了可能的情况下，可以占长期中子星自旋下降的磁偶极子发射，发射引力波，和螺旋桨效应。如果用磁偶极发射来解释，测量到的自旋下降转化为中子星磁场的上限B<=3E+08 G，而如果用引力波的发射来解释自旋下降，中子星平均质量四极矩的上限Q<= 2 E +36 g cm ^2。
2011-02-15 astro-ph.HE
Kinematic Anisotropies in PTA Observations: Analytical Toolkit
University of Münster（明斯特大学）；The University of Tokyo（东京大学）；McGill University（麦吉尔大学）；University of Texas Rio Grande Valley（德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校）
本文提出了一种分析工具包，用于描述运动各向异性对重叠减少函数的影响，并首次推导了自相关函数，适用于预测和贝叶斯分析。
2026-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
A Quantitative Test of the No-Hair Theorem with Sgr A* using stars, pulsars, and the Event Horizon Telescope
银河系中心的黑洞，Sgr A*，在宇宙中所有已知的黑洞中具有最大的质量与距离比。这个性质使得Sgr A* 成为检验引力无毛定理的最佳目标。在不久的将来，仪器方面的重大发展将提供工具，通过观测恒星轨道中的相对论效应、双星的计时以及其吸积流的视界尺度图像，对其时空进行高精度研究。我们在这里探索的前景测量黑洞时空的性质使用所有这三种类型的观测。我们表明，在测量的黑洞自旋和四极矩使用的恒星和恒星的轨道的相关不确定性是几乎正交的那些从测量的形状和大小的阴影的黑洞投在周围的排放。因此，结合这三种类型的观测将使我们能够评估和量化每种测量中的系统偏差和不确定性，并导致对引力无毛定理的高度准确的定量测试。
2015-10-01 astro-ph.HE gr-qc
New searches for continuous gravitational waves from seven fast pulsars
我们从七个天体中进行连续引力波的搜索，这些天体以前没有在高级LIGO数据的连续波搜索中被定位。我们的目标是发射精确的两倍的旋转频率的恒星和在一个小的带在这样的频率。前一种研究假设引力波四极子随脉冲星的旋转而变化，并与脉冲星的旋转相位锁定。在一定频率范围内的搜索允许发射无线电信号的组件和发射引力波的组件之间的差分旋转，例如地壳或磁层相对于地核。来自阿雷西博327 MHz漂移扫描脉冲星巡天（AO327）观测的时间解决方案。没有发现信号的证据，并且对引力波振幅设定了上限。对于其中一颗恒星，我们探测引力波的内禀振幅，它比自旋下降极限高3.8倍，假设正则转动惯量为$10^{38}$ kg m $^2$。我们最严格的椭圆率约束是$1.5 \times 10^{-8}$，这个值正好在中子星地壳所能承受的范围之内。
2021-12-06 astro-ph.HE gr-qc
The NANOGrav 15 yr Data Set: Harmonic Analysis of the Pulsar Angular Correlations
本文用勒让德多项式展开脉冲星角相关性，对NANOGrav 15年数据做贝叶斯分析，发现四极信号与广义相对论一致，但加入低阶多极项后因约4 nHz单极信号的存在使四极证据大幅下降。
2024-11-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A targeted radio pulsar survey of redback candidates with MeerKAT
本研究利用MeerKAT对六个红背候选体进行定向射电脉冲星巡天，新发现三颗毫秒脉冲星并确认其红背性质，通过射电计时获得15年计时解，其中PSR J2333$-$5526的中子星质量可能超过2倍太阳质量。
2024-03-14 astro-ph.HE
Pulsar as a Weber detector of gravitational waves and a probe to its internal phase transitions
本综述探讨脉冲星通过转动惯量张量扰动影响脉冲信号的机制，提出其可作为内部相变探针与引力波Weber探测器，拓展了中子星物理的观测研究方向。
2024-05-20 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Harmonic Analysis on Correlation for Gravitational-Wave Backgrounds of Arbitrary Polarization from Interfering Sources in Generic Dispersion Relation
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
本文研究了引力波背景中任意偏振和通用色散关系下的源干涉对空间相关性的影响，揭示了多极矩特征的保持与更高阶截断机制，指出单宇宙现实对区分修改引力与广义相对论的理论限制。
2026-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Observing Radio Pulsars in the Galactic Centre with the Square Kilometre Array
银河系中心射电星的发现和计时是SKA科学案例的一个基本方面，回应了“脉冲星和黑洞引力的强场测试“的主题（Kramer et al. 2004; Cordes et al. 2004）。脉冲星在许多方面都被证明是测试广义相对论和其他引力理论的绝佳工具（参见Wex（2014）的最新评论）。在环绕伴星的轨道上对脉冲星计时，提供了一种独特的方法来探测这样一个系统的相对论动力学和时空。在强磁场条件下，最严格的重力测试预计将来自绕黑洞运行的脉冲星。从这个意义上说，在距离我们最近的超大质量黑洞候选者人马座A* 周围的近轨道（$P_{\rm orb}$ < 1 yr）上的脉冲星-在银河系中心的距离约为8.3 kpc（Gillessen et al. 2009 a）-将是理想的工具。考虑到轨道的大小和与之相关的相对论效应，即使是一颗缓慢旋转的脉冲星也可以让我们对黑洞时空进行非常详细的探索（Liu et al. 2012）。例如，测量由超大质量黑洞的旋转引起的坐标系拖曳，就可以检验“宇宙审查猜想”。“无毛定理”可以通过测量黑洞的四极矩来检验。这是对人马座A* 周围的脉冲星进行引力基础研究的两个最好的例子。正如这里所示，SKA 1-MID和最终的SKA将提供机会，开始在这种极端环境中寻找和计时的卫星。
2015-01-01 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Accessing the axion via compact object binaries
在双星系统中的黑洞和其他致密天体可以为间接探测轴子或其他超轻场提供天然的场所。与快速旋转的黑洞相关的超辐射不稳定性导致从黑洞携带能量和角动量的轴子云的产生。然后，这个云将通过引力波发射而衰变。我们表明，由于这一过程中的能量损失往往朝着一个outspiraling的双轨道。一个给定的双星系统对由黑洞的质量决定的一个狭窄的轴子质量范围很敏感。脉冲星-黑洞双星，一旦在电磁波段被探测到，将允许通过对伴星脉冲星的定时测量来高精度地测量黑洞质量损失。鉴于LIGO/VIRGO最近初步宣布的两个候选黑洞-中子星合并（#S190814bv和#S190426c），这种调查途径特别有希望。我们证明，对于这样一个典型的毫秒脉冲星和3太阳质量的黑洞的二元系统，质量在$2.7 \times 10^{-12}$ eV和$3.2 \times 10^{-12}$ eV之间的轴子是可检测的。最近LIGO/VIRGO对双星黑洞合并的引力波观测表明，对于这些双星，来自旋转四极矩的引力辐射是一种主导效应，导致了螺旋轨道。通过对双星形成时的周期和黑洞自旋的合理假设，这些观测排除了可能的轴子质量在$3 \times 10^{-13}$ eV和$6 \times 10^{-13}$ eV之间。未来的二元黑洞观测，例如LISA的观测，预计将提供更稳健的边界。在某些情况下，中子星也可能经历超辐射不稳定性，而双星可以用来排除具有一定…
2020-08-06 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraints on ultra-low-frequency gravitational waves with statistics of pulsar spin-down rates
我们通过我们的研究工作（Yonemaru et al. 2016）中提出的方法，利用毫秒级恒星（MSP）的自旋下降率统计数据探测超低频引力波（GW）。所考虑的频率范围是$10^{-12}{\rm Hz} \lesssim f_{\rm GW} \lesssim 10^{-10}$ Hz，这是传统的脉冲星定时阵列无法访问的。这种低频引力波的效应表现为对自旋下降速率的偏置，在天空中具有四极模式。我们利用自旋下降率分布的偏度和负自旋下降率的MSP的数量来寻找由GWs引起的偏差。应用这种方法，从ATNF脉冲星目录中选择的149个MSP，我们得到的上界的GW振幅的$\dot{h} < 6.2 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$和$\dot{h} < 8.1 \times 10^{-18}~{\rm sec}^{-1}$在银河系中心和M87的方向上，分别的时间导数。将GW幅度近似为$\dot{h} \sim 2 πf_{\rm GW} h$，对于$f_{\rm GW} = 1/(100~{\rm yr})$，边界分别转换为$h < 3 \times 10^{-9}$和$h < 4 \times 10^{-9}$。最后，我们给出了在这些地点可能的超大质量黑洞双星的影响。
2019-09-28 astro-ph.HE
Gravitational-Wave Signatures of Highly Eccentric Stellar-Mass Binary Black Holes in Galactic Nuclei
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（澳大利亚研究委员会引力波发现卓越中心）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol（布里斯托大学H.H.威尔斯物理实验室）；Gravity Exploration Institute, School of Physics and Astronomy, Cardiff University（卡迪夫大学物理与天文学重力探索研究所）；Departamento de Astronomía, Facultad Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Concepción（康塞普西翁大学物理与数学科学学院天文学系）；National Institute for Nuclear Physics – INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）
研究通过TSUNAMI代码识别四种轨道家族，利用四极公式构建引力波形，区分高偏心率双星在LISA观测中的特征。
2026-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Sensitivity of new detection method for ultra-low frequency gravitational waves with pulsar spin-down rate statistics
Yonemaru et al.（2016）提出了一种新的超低频引力波（GW）探测方法，其频率远低于脉冲星定时阵列（PTA）的观测范围。在PTA分析中，超低频GWs（$\lesssim 10^{-10}$ Hz）在观测时间跨度内线性演化，被脉冲星自旋下降速率吸收，因为两者对脉冲到达时间具有相同的影响。因此，这样的GW不能通过传统的PTA方法检测到。然而，观测到的自旋下降率的偏差取决于脉冲星和GW源的相对方向，并显示在天空中的四极图案。因此，如果我们根据在天空中的位置来划分恒星，并观察自旋下降速率的统计差异，则可以检测到来自单个源的超低频GW。在本文中，我们评估的潜力，这种方法的蒙特卡罗模拟和估计的灵敏度，只考虑“地球项”，而“脉冲星项”的行为就像GW频率$10^{-13}-10^{-10}$ Hz的随机噪声。我们发现，与3,000毫秒的射电星，这是预计将发现的未来调查与平方公里阵列，GW的振幅的导数约为$3 \times 10^{-19}~\rm{s}^{-1}$原则上可以检测到。最后给出了Sgr ${}^*$和M87中可能存在的超大质量双星黑洞的意义。
2018-04-17 astro-ph.HE
Radio pulse search and X-Ray monitoring of SAX J1808.4-3658: What Causes its Orbital Evolution?
吸积毫秒X射线脉冲星（AMXP）SAX J1808.4-3658，表现出一种特殊的轨道演化，其速度比保守的双星演化模型预测的要快得多。确定导致这种行为的潜在机制非常重要，因为它可以帮助理解这个系统是如何演变的。也有人认为，当处于静止状态时，SAX J1808.4-3658会作为射电脉冲星开启，这种情况可能提供AMXP和黑寡妇射电脉冲星之间的联系。在这项工作中，我们报告了2014年8月使用绿岸望远镜在2 GHz处进行的深射电脉动搜索的结果，以及使用钱德拉、斯威夫特和INTEGRAL对2015年爆发进行的X射线监测的结果。特别是，我们提出的X射线时序分析的30-KS钱德拉观测期间执行的2015年爆发。我们没有探测到无线电脉冲，并对任何AMXP的脉冲无线电通量密度进行了迄今为止最强的限制。我们还发现SAXJ1808.4 -3658的轨道继续以快速的速度演化，并将其与其他吸积和非吸积双星的轨道进行了比较。我们讨论两种情况：要么中子星具有大的转动惯量（I> 1.7 × 10^45 g cm ^2），并且正在烧蚀施主（通过使用其自旋下降功率），从而产生效率为40%的质量损失，要么施主星正在经历准周期变化，这是由于由强（1 kG）场或可能与辐照有关的某些未识别的机制引起的质量四极变化。
2016-11-18 astro-ph.HE
Multiwavelength observations of PSR J2021+4026 across a mode change reveal a phase shift in its X-ray emission
本研究利用 Fermi-LAT、XMM-Newton 和 GTC 多波长观测分析 PSR J2021+4026 的模式变化，发现伽马射线与 X 射线脉冲轮廓存在 0.21±0.02 相位偏移且未探测到光学对应体，表明磁层磁场连接发生重构。
2023-07-25 astro-ph.HE
Einstein@Home Discovery of the Gamma-ray Millisecond Pulsar PSR J2039-5617 Confirms Its Predicted Redback Nature
费米大天区望远镜伽马射线源3FGL J2039.6 $-$ 5618包含一个周期性的光学和X射线源，被预测为“红背”毫秒脉冲星（MSP）双星系统。然而，结论性的识别需要检测来自推定MSP的脉动。为了更好地约束伽马射线脉动定向搜索的轨道参数，我们在2017年和2018年获得了新的光学光变曲线，揭示了伴星的长期变化。利用Einstein@Home分布式志愿者计算系统，将由此产生的轨道参数约束用于进行有针对性的伽马射线脉动搜索。这次搜索发现了周期为2.65毫秒的脉动，确认了源是一个二进制MSP，现在称为PSR J2039 $-$ 5617。光学光变曲线模型是复杂的，可能有偏见，不对称加热的伴星和长期的变化，但我们发现一个倾斜$i > 60°$，为低脉冲星质量之间的$1.1 M_{\odot} < M_{\rm psr} < 1.6 M_{\odot}$和伴星质量为0.15- 0.22 $M_{\odot}$，确认红背分类。伽马射线脉动的计时也揭示了轨道周期的显著变化，我们发现这与伴星的四极矩变化一致，暗示了对流活动。我们还发现，脉冲通量调制的轨道周期，可能是由于逆康普顿散射之间的高能轻子在脉冲星风和伴星的光学光子场。
2021-02-02 astro-ph.HE
Diving below the spin-down limit: Constraints on gravitational waves from the energetic young pulsar PSR J0537-6910
我们提出了一个年轻的，充满活力的X射线脉冲星PSR J 0537 -6910的连续引力波信号的搜索使用的数据从第二次和第三次观测运行的LIGO和处女座。通过使用NICER数据获得的同期定时星历来实现搜索。NICER星历表也已延长至2020年10月，并包括三个新的故障。PSR J 0537 -6910在所有脉冲星中具有最大的自旋亮度，并且对于毛刺非常活跃。对它的长期和故障间制动指数的分析提供了有趣的证据，表明它的自旋下降能量预算可能包括来自随时间变化的质量四极矩的引力波发射。它62赫兹的旋转频率也使其可能的引力波发射处于LIGO/Virgo探测器最敏感的波段。出于这些考虑，我们寻找引力波发射的旋转频率的一倍和两倍。然而，我们没有发现信号，并报告我们的上限。假设一个刚性旋转的三轴恒星，我们的限制达到以下的引力波自旋下降限制为这颗恒星的第一次超过两个因素和限制引力波从$l=m=2$模式占不到14%的自旋下降的能量预算。基准赤道椭圆率被限制在小于约3e-5，这是任何年轻脉冲星的第三个最佳约束。
2021-06-10 astro-ph.HE gr-qc
