Constraints on the velocity of gravitational waves from NANOGrav 15-year data set
本研究利用NANOGrav 15年数据集中脉冲星计时阵列的重叠缩减函数偏差，在纳赫兹频段约束引力波速度，得到其下界为0.87倍光速。
2023-10-12 astro-ph.CO gr-qc
Interpretation of Nanohertz Gravitational Waves via Cosmic Strings in Post-BBN Matter and Kination Domination
Indiana University（印第安纳大学）
该研究通过贝叶斯分析NANOGrav 15年与EPTA DR2 New+数据集，发现后BBN物质和动能主导阶段的宇宙弦可解释PTA观测的纳赫兹引力波信号，且与标准宇宙学历史相比有显著证据。
2026-10-09 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the Pre-Big Bang scenario from a cosmological interpretation of the NANOGrav data
该研究通过分析NANOGrav 15年数据的原始引力子遗留背景解释，发现其与弦宇宙学大爆炸前情景的最小版本矛盾，但允许非最小版本，还讨论了S对偶对称性及对曲率扰动功率谱的影响。
2025-02-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
NANOGrav Hints on Planet-Mass Primordial Black Holes
本文提出NANOGrav探测到的引力波随机背景可由暴胀后尘埃期的峰值曲率扰动诱导的次级引力波解释，并预言行星质量原初黑洞的大量存在，可解释OGLE超短时标微引力透镜事件。
2023-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Looking out for the Galileon in the nanohertz gravitational wave sky
本研究在Galileon引力框架下，分析纳赫兹随机引力波背景中Galileon诱发的标量偏振特征，利用NANOGrav数据给出参数约束，发现亚光速Galileon可解释毫秒脉冲星间的观测空间相关性。
2023-05-03 astro-ph.CO 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
Gravitational Waves from Domain Wall Collapse, and Application to Nanohertz Signals with QCD-coupled Axions
该研究首次纳入晶格模拟偏置分析畴壁坍缩末期的引力波，解释了纳赫兹随机引力波信号或源于QCD耦合轴子畴壁，并探讨了轴子探测与原初黑洞相关前景。
2023-10-04 astro-ph.CO hep-ph
The QCD Axion and Gravitational Waves in light of NANOGrav results
北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）合作最近报告了强有力的证据，随机过程影响12.5年的脉冲星定时残差数据集。我们表明，信号可以解释在一个随机的引力波的背景下发出的网络在早期宇宙的轴子弦。Peccei-Quinn对称性的自发破缺产生了轴子弦网络和模型中的暗物质粒子QCD轴子。我们探讨了一个非标准的宇宙学模型驱动的奇异标量场$ϕ$的影响下的自相互作用势的发展，轴子场开始振荡在修改后的宇宙学，并提供了观测到的暗物质。对于状态方程$w_ϕ< 1/3$，QCD轴子质量比标准宇宙学中预期的要小，而来自轴子弦的GW谱要大。我们评估的参数空间的模型是一致的NANOGrav- $12.5\,$年的检测，这可以解释在95%的限制内的QCD轴子场演化的尘埃类的情况下，以及在68%的限制内的宇宙学与$w_ϕ< 0$。
2021-03-24 astro-ph.CO hep-ph
Nanohertz gravitational waves from NEC violation in the early universe
我们研究了与脉冲星定时阵列实验相关的纳赫兹引力波，这些引力波来自于早期宇宙中具有零能量条件（NEC）破坏的量子涨落。NEC违反承认加速扩展与比例因子$a\propto (-t)^{-p}$（$p>0$），这给出了张量谱指数$n_t=2/(p+1)>0$。为了逃避大爆炸核合成（BBN）的约束，我们将NEC破坏阶段连接到随后的短慢卷暴胀阶段，该阶段以标准再加热结束，从而减少频谱的高频部分。一个明确的模型内构建的立方Horndeski理论，允许稳定违反NEC。我们提出了背景演化的数值例子，具有不同的最大哈勃参数（决定了引力波的峰值振幅），不同的膨胀哈勃参数（决定了高频引力波的振幅），和不同的持续时间的膨胀阶段（基本上决定了频谱的峰值频率）。我们显示了$f\lesssim 1/{\rm yr}$的$n_t=0.8$、$0.9$和$0.95$光谱，这与最近的NANOGrav结果一致。我们还检查它们是否与BBN约束相矛盾。我们讨论了如何在NEC破坏阶段的曲率扰动的近标度不变的频谱。
2020-12-16 astro-ph.CO gr-qc
NANOGrav Signal from the End of Inflation and the LIGO Mass and Heavier Primordial Black Holes
北美纳赫兹引力波观测站（NANOGrav）最近发布了12.5年脉冲星定时阵列数据，报告了随机共谱的证据，这将预示着首次探测到随机引力波背景（SGWB）。我们调查，如果信号可以从年底产生的$\sim 10$兆电子伏，但仍然现象学上可行的双场膨胀时，现场配置解决其真正的真空。在这种尺度的双场膨胀过程中，真正的真空气泡可以坍缩成LIGO质量和更重的原始黑洞。我们表明，只有当这个过程发生一阶相变，产生的引力波频谱可以匹配NANOGrav著名的SGWB信号。我们表明，产生的引力波频谱匹配的NANOGrav SGWB信号只有当这个过程发生通过一阶相变。使用LATTICEASY，我们还研究了以前的观察文献中，通过降低预热的规模，尽管移动的峰值频率的引力波配置文件到较小的值，SGWB的振幅可以保持几乎恒定。我们注意到，这种观察在预热标度$M\lesssim 10^{-14}~m_{{}_{\rm Pl}}$处失效。
2022-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Targeted search for an individual SMBHB in NANOGrav 15-year and EPTA DR2 data sets
本研究利用贝叶斯方法在NANOGrav 15年和EPTA DR2数据集中定向搜索SMBHB候选体3C 66B的连续引力波，未发现信号并设置振幅与啁啾质量上限，支持GWB的SMBHB起源但尚无直接探测证据。
2025-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
A Novel Probe of Supersymmetry in Light of Nanohertz Gravitational Waves
本文在MSSM中提出由Higgs多重态轴子运动触发规范场不稳定性产生随机引力波的新机制，指出纳赫兹引力波可能是超对称的标志，并探讨了该轴子驱动暴胀的可能性。
2023-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Science with the Next-Generation VLA and Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列（PTA）可用于探测和研究纳赫兹波段的引力波（即，波长为光年量级）。这需要来自敏感、仪器稳定的望远镜的高精度、长达数十年的数据集。NANOGrav及其在国际脉冲星定时阵列联盟的合作者即将首次探测到超大质量双黑洞产生的随机背景，这种黑洞是通过大质量星系合并形成的。与SKA相比，通过提供具有精致灵敏度和更高频率覆盖范围的北半球天空覆盖范围，下一代超大阵列（ngVLA）将成为纳赫兹GW天体物理学下一阶段的基本组成部分，从而能够详细描述随机背景和检测对背景有贡献的单个源，以及宇宙弦和其他奇异现象的探测（或严格限制）。在这里，我们总结了PTAs的科学目标和技术要求的ngVLA在表征纳赫兹引力波宇宙中发挥重要作用。
2018-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
NANOGrav hints for first-order confinement-deconfinement phase transition in different QCD-matter scenarios
本研究利用贝叶斯分析NANOGrav 15年数据，在全息QCD框架下评估不同QCD物质相变引力波与PTA信号的兼容性，发现纯夸克系统硬墙模型的Jouguet爆轰可解释信号，并排除纯胶子及非逃逸气泡模型。
2024-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Pulsar Timing Array Constraints on Primordial Black Holes with NANOGrav 11-Year Data Set
利用NANOGrav 11年数据首次直接搜寻原初黑洞伴随的标量诱导引力波，未发现显著信号，并在95%置信水平上将其丰度限制为暗物质质量的百万分之一以下。
2020-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-tensorial Gravitational Wave Background in NANOGrav 12.5-Year Data Set
该研究在NANOGrav 12.5年数据中首次搜索非张量引力波背景，发现标量横向偏振模式的空间相关过程，贝叶斯因子107±7，振幅1.06×10^-15，但未发现其他偏振模式证据。
2021-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Limits on the Stochastic Gravitational Wave Background from the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves
我们提出了一个高精度脉冲星定时数据的分析，作为北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）项目的一部分。我们已经用绿岸和阿雷西博射电望远镜观测了17颗彗星大约五年。我们分析这些数据使用标准的脉冲星定时模型，增加了随时间变化的分散措施和频率变化的脉冲形状条款。几乎在所有情况下都能获得亚微秒级的定时残差，这组中的最佳均方根定时残差约为30-50 ns。我们提出了一个特定的频谱形状的引力波信号的存在下，用于分析后拟合定时残差的方法。这些最佳地考虑到定时波动功率去除模型拟合，并可以应用于从一个脉冲星的数据，或一组脉冲星检测相关信号。我们将这些方法应用于我们的数据集，以设定nHz频率随机超大质量黑洞引力波背景强度的上限h_c（1 yr^-1）<7 × 10 ^-15（95%）。这一结果主要取决于该组中两个最好的时钟，PSR J1713+0747和J1909-3744。
2012-01-31 astro-ph.CO 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
Discriminating Between Models of the Nanohertz Gravitational-Wave Background with Pulsar Timing Arrays
本研究用贝叶斯框架比较纳赫兹引力波背景的三种起源，确认其与超大质量黑洞双星一致，但宇宙弦和相变模型也未被排除，需未来观测进一步区分。
2025-10-26 astro-ph.CO
Binary Supermassive Black Holes Orbiting Dark Matter Solitons: From the Dual AGN in UGC4211 to NanoHertz Gravitational Waves
研究提出UGC4211双超大质量黑洞周围的不可见质量可由波动暗物质孤子解释，并证明其会改变纳赫兹随机引力波背景低频谱，且可拟合NANOGrav与EPTA数据。
2024-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Where are NANOGrav's big black holes?
针对脉冲星计时阵列测得的纳赫兹引力波背景振幅高于理论预测的问题，研究发现局域标度关系下的超大质量黑洞丰度无法解释该差异，若保留经典索尔坦论证的黑洞质量密度估算，贡献引力波背景的超大质量黑洞典型质量需比此前预测高约10倍，PTA测量为研究这类罕见大质量黑洞提供了独特窗口。
2023-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The First Upper Bound on the Nano-Hertz Gravitational Waves and Galaxy Cross-Correlation signal using 15-year NANOGrav Data and DESI Galaxy Survey
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
利用NANOGrav 15年数据和DESI星系巡天，首次对纳赫兹引力波与星系大尺度结构的交叉相关性设限。
2026-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing scalar-tensor-induced gravitational waves in the nHz band: NANOGrav and SKA
Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
本文研究了标量-张量诱导引力波在纳赫兹波段的生成机制，分析其对NANOGrav 15年数据集的贡献，并预测SKA未来观测的探测前景。
2026-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Dynamical Equilibrium Linking Nanohertz Stochastic Gravitational Wave Background to Cosmic Structure Formation
Center for Gravitational Wave Experiment, National Microgravity Laboratory, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所微重力实验室引力波实验中心）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe (Beijing/Hangzhou), UCAS（中国科学院大学太极引力波宇宙实验室（北京/杭州））；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）；Lanzhou Center of Theoretical Physics, Lanzhou University（兰州大学理论物理中心）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）
本文提出将纳赫兹随机引力波背景与物质视为动态耦合非平衡系统，推导出广义朗之万框架，揭示了引力波背景与结构形成之间的联系，并通过NANOGrav数据验证了其预测。
2026-04-09 astro-ph.CO gr-qc
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
On the anisotropies of the cosmological gravitational-wave background from pulsar timing array observations
本研究以模型无关方式分析脉冲星计时阵列数据中的宇宙引力波背景各向异性，基于NANOGrav 15年数据估算角功率谱及与CMB和弱透镜的互相关，发现SW效应受抑制并产生边际负相关，为未来探测提供方法。
2024-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Solar System Ephemerides, Pulsar Timing, Gravitational Waves, and Navigation
螺旋运动的超大质量黑洞应该会发射出引力波，这会在毫秒级黑洞的到达时间残差中产生特征性的扭曲。多个国家和地区的联合体已经通过对不同毫秒级脉冲星的精确计时，建立了脉冲星计时阵列。精确计时的一个重要方面是将到达时间转移到（准）惯性系，传统上是太阳系重心。重心是根据行星质量和轨道的知识确定的，在过去的50年里，这些知识已经被多个航天器所完善。在北美纳赫兹观测引力波（NANOGrav），太阳系重心的不确定性正在成为NANOGrav噪声预算的一个重要因素。我们描述了什么是已知的太阳系重心，触摸它的不确定性如何影响引力波研究与脉冲星定时阵列，并考虑未来的趋势，在航天器导航。
2018-01-09 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
Probing the speed of scalar-induced gravitational waves with pulsar timing arrays
该研究综合 EPTA DR2、PPTA DR3 与 NANOGrav 15 年数据进行贝叶斯分析，利用纳赫兹随机信号约束标量诱导引力波速度，得出 $c_g \gtrsim 0.61$（95% 可信区间）。
2024-05-10 astro-ph.CO gr-qc
Tensor spectrum of turbulence-sourced gravitational waves as a constraint on graviton mass
我们考虑一个通用的色散质量引力理论和数值研究其产生的修改后的能量和应变谱的张量引力波（GW）来源于（i）充分发展的湍流在电弱相变（EWPT）和（ii）强制磁流体湍流在QCD相变（QCDPT）。然后在空间和时间傅立叶域中计算GW谱。我们发现，从空间谱，斜率的修改是弱依赖于涡流大小在QCDPT，从时间谱，修改是明显的$1$ -$10{\rm nHz}$范围-北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）的灵敏度范围-在范围$2\times10^{-23}{\rm eV}\lesssim m_{\rm g}c^2\lesssim7\times10^{-22}{\rm eV}$的引力子质量$m_{\rm g}$。
2021-07-06 astro-ph.CO gr-qc
The NANOGrav 15 yr Data Set: Running of the Spectral Index
本文通过引入谱指数游动的（RPL）模型对 NANOGrav 15年数据进行分析贝叶斯模型比较，发现当前数据支持最小常数幂律模型，但未来数据或可揭示非零谱指数游动，
2025-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
QCD-Collapsed Domain Walls: QCD Phase Transition and Gravitational Wave Spectroscopy
本文研究了QCD反常离散对称性破缺产生的畴壁湮灭与引力波，指出NANOGrav等实验结果暗示存在一阶QCD相变，并预测了跨越十个数量级的引力波谱。
2025-05-29 astro-ph.CO hep-ph
A New Picture of Cosmic String Evolution and Anisotropic Stochastic Gravitational-Wave Background
我们研究了宇宙弦产生的随机引力波背景（SGWB）的各向异性，它与大统一理论的自发U（1）对称性破缺有关，发生在暴胀的开始。弦网络的演化是由原始涨落决定的，永远不会达到标度状态。弦环不均匀地分布在大尺度区域中，导致SGWB中的大的各向异性。我们发现，SGWB各向异性的角功率谱依赖于频率，这是测试在多波段观测的GW。特别是，GWs从宇宙弦可以适当地解释共同的频谱过程NANOGrav合作报告，和角功率谱在纳赫兹波段，$\mathtt{l}(\mathtt{l}+1)C_{\mathtt{l}}=5.6\times 10^{-2}$在大尺度上，预计在不久的将来可以检测脉冲星定时阵列实验。
2021-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Optimizing Pulsar Timing Arrays to Maximize Gravitational Wave Single Source Detection: a First Cut
脉冲星定时阵列（PTAs）利用一组低定时噪声脉冲星的高精度定时来搜索微赫兹到纳赫兹频段的引力波。这样一个PTA的灵敏度取决于（a）引力波源的方向，（b）阵列中天文台的定时精度和（c）如何在这些天文台之间分配可用的观测时间。在这里，我们提出了一个简单的方法来计算的PTA的灵敏度作为一个单一的GW源的方向的函数，仅基于阵列中的天线的位置和均方根残差。我们使用这个计算，建议未来的战略，目前的北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）PTA在其目标是检测单个GW源。我们还调查了阵列灵敏度上的一个额外的脉冲星的影响，建议PTA脉冲星搜索可能是最好的方向的目标。我们证明，在单一GW源的情况下，如果我们有兴趣最大限度地提高PTA敏感的空间体积，那么在阵列已经最敏感的地方附近找到一颗新的脉冲星会有一点优势。此外，研究表明，更多的观察时间应该专门用于已经低噪音的雷达，以产生最大的积极影响PTA的敏感性。我们在http://gwastro.psu.edu/ptasm上提供了一个基于网络的敏感度映射工具。
2011-01-24 astro-ph.CO gr-qc
The NANOGrav 15-year Data Set: Search for Signals from New Physics
本文研究了NANOGrav 15年脉冲星计时数据集中低频引力波背景的宇宙学解释，发现多数模型能重现信号且部分拟合优于超大质量黑洞双星，但需结合建模假设审慎对待，同时排除了部分参数区域并对超轻暗物质等确定性信号给出了更新约束。
2023-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining gravitational wave propagation using pulsar timing array correlations
本研究利用NANOGrav的12.5年数据和PTAfast代码，检验亚光速引力波模式作为脉冲星计时阵列相关性来源的可能性，发现数据不支持张量或矢量诱导的引力波相关性，从而为引力子质量设定了$m_{\rm g} \lesssim 10^{-22}$ eV的上限。
2023-05-11 astro-ph.CO gr-qc
The NANOGrav 15 yr Data Set: Piecewise Power-Law Reconstruction of the Gravitational-Wave Background
University of Wisconsin-Milwaukee（密尔沃基威斯康星大学）；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）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）；Widener University（韦德纳大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of Florida（佛罗里达大学）；Cornell University（康奈尔大学）
NANOGrav 15年数据集通过分段幂律模型重建引力波背景信号，以确定其来源。
2026-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing Stochastic Gravitational Wave Signals from Primordial Black Holes with Optical Telescopes
原始黑洞（PBH）可以构成暗物质（DM）的主要部分，如果PBH居住在目前不受约束的“月球下”质量范围。由暴胀过程中产生的标量扰动引起的PBH在一类模型中自然会以很宽的频谱出现。由此产生的随机引力波（GW）的背景产生的PBH生产可以解释最近报道的北美纳赫兹天文台的引力波（NANOGrav）脉冲星定时阵列数据信号，并将在未来的GW观测的干涉仪型实验，如激光干涉仪空间天线（LISA）进行测试。我们表明，广泛的质量功能，这样的PBH DM已经被探测斯巴鲁超Suprime-Cam（HSC）微透镜数据，是一致的检测到的候选事件。即将进行的HSC观测将能够提供对源自此类PBH DM生产情景的随机GW信号的独立确定性测试。
2021-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Prospective bounds on f(Q) gravity with pulsar timing arrays
Kharazmi University（卡拉兹米大学）
本文通过脉冲星定时阵列研究f(Q)引力理论，利用SKA观测提高约束，区分引力理论与广义相对论。
2026-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Prospects for Taiji to detect a gravitational-wave background from cosmic strings
本文研究太极天基引力波探测器探测宇宙弦引力波背景的能力，通过模拟数据和贝叶斯参数估计，表明其精度比NANOGrav 15年数据高一个数量级，可作为脉冲星计时阵列的补充工具。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Implications for the non-Gaussianity of primordial gravitational waves from pulsar timing arrays
针对近期脉冲星计时阵列（PTA）探测到的随机信号可能源于原初引力波（PGWs），研究利用PTA数据集约束局部型张量非高斯性参数${F}_{\rm NL}$，发现$|{F}_{\rm NL}|\lesssim 7.97$，为检验暴胀场景提供新手段。
2025-04-16 astro-ph.CO gr-qc
Irreducible Gravitational Wave Background as a Particle Detector
University of Sussex（苏塞克斯大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文展示通过引力波背景的谱特征可重构超出标准模型粒子的拉格朗日参数，为长寿命粒子参数空间提供新的探测途径。
2026-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Constraints of relic gravitational waves by Pulsar Timing Array: Forecasts for the FAST and SKA projects
脉冲星计时残差的测量为探测频率为$f\sim 1/{\rm yr}$的残余引力波提供了一种直接的方法。本文研究了当前和未来脉冲星定时阵对暴胀参数张量标量比$r$和张量谱指数$n_t$的约束。我们发现，中国的500米口径球面射电望远镜（FAST）和计划中的平方公里阵列（SKA）项目具有较强的检验类幻影暴胀模型的能力。如果是$r=0.1$，FAST可以给出对谱指数的约束$n_t<0.56$，SKA给出$n_t<0.32$ .当观测总时间T=20年时，脉冲星噪声级$σ_w=30$ ns和监测到的脉冲星数$n=200$甚至可以约束$n_t<0.07$。这些比从Parkers脉冲星定时阵列（PPTA），欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）和北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）的当前结果推断的要紧密得多。特别是通过研究各种观测因素对PTA灵敏度的影响，发现与$σ_w$和$n$相比，$T$的总观测时间对PTA灵敏度的影响最为显著。
2013-05-31 astro-ph.CO gr-qc
Simultaneously probing the sound speed and equation of state of the early Universe with pulsar timing arrays
本研究利用脉冲星计时阵列数据，通过标量诱导引力波同时探测早期宇宙的状态方程、再加热温度和声速，排除了无压力物质主导模型，展示了其作为探索早期宇宙工具的价值。
2024-02-23 astro-ph.CO gr-qc
A quasar-based supermassive black hole binary population model: implications for the gravitational-wave background
纳赫兹引力波背景（GWB）被认为是由超大质量黑洞双星（SMBHB）的GW发射占主导地位。对几个活动星系核（AGN）的观测强烈地表明活动星系核和SMBHB之间存在联系，因为这些活动星系核系统最终会形成束缚双星对。在这里，我们开发了一个探索性的SMBHB人口模型的基础上，经验约束类星体人口，使我们能够分解成一个潜在的分布SMBH质量，SMBHB数密度，体积包围GWB的GWB振幅。我们的方法还允许我们自洽地预测本地SMBHB系统的GWB幅度的数量。有趣的是，我们发现NANOGrav 12.5年数据集中的共同过程信号所暗示的SMBHB的局部数密度大约是其他模型先前预测的5倍。我们还发现，最多$\sim 25 \%$的SMBHB可以与类星体。此外，我们基于类星体的方法预测GWB信号的$\gtrsim 95\%$来自$z \lesssim 2.5$，并且对GWB有贡献的SMBHB具有质量$\gtrsim 10^8 M_\odot$。我们还探讨了不同的经验星系-黑洞标度关系如何影响GW源的局域数密度，并发现预测更大质量的黑洞的关系降低了SMBHB的局域数密度。总的来说，我们的研究结果指出了GWB的测量将在直接约束SMBHB的宇宙人口以及它们与类星体和星系合并的联系方面发挥的重要作用。
2021-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the equation of state of the early Universe with pulsar timing arrays
本研究利用脉冲星计时阵列数据探测早期宇宙状态方程，发现标量诱导引力波信号支持凝聚态主导阶段，并约束再加热温度上限，揭示暴胀动力学信息。
2023-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Pulsar timing and polarimetry: results and perspectives
本文全面综述了脉冲星计时与偏振测量领域的研究现状，重点介绍了多个国际PTA合作组织在探测nHz引力波随机背景方面的最新进展，并回顾了基于脉冲星数据对标量超轻物质的约束，探讨了其在基础物理和宇宙学中的应用前景。
2025-01-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
Detecting a Gravitational-Wave Background from Inflation with Null Energy Condition Violation: Prospects for Taiji
本研究评估太极探测器探测暴胀期间零能量条件破坏产生的引力波背景的能力，通过贝叶斯分析模拟数据，显示测量张量谱振幅精度比NANOGrav提高三个数量级。
2024-10-21 astro-ph.CO gr-qc
The stochastic gravitational wave background from cosmic superstrings
本研究通过多张力速度相关单尺度模型演化宇宙超弦网络，拟合NANOGrav 15年数据集，发现宇宙超弦对随机引力波背景的解释与超大质量黑洞模型似然性相当，还给出基本弦张力等参数的期望值及弦耦合上限。
2025-04-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Reconstructing Early Primordial Black Hole Domination from Gravitational-Wave Backgrounds
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究利用原初引力波背景的特征频率，建立数值关系以重建原初黑洞的质量与初始丰度，并表明NANOGrav信号已可探测4-90兆克范围的原初黑洞。
2026-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Data span and frequency coverage requirements for robust detection and inference in PTAs: A case study with EPTA DR2
Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰比可卡分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）；INAF - Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；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））
通过EPTA DR2模拟研究，发现数据跨度不足导致噪声波动可产生虚假引力波背景信号，而频谱泄漏效应会引入参数偏差，需正确建模。
2025-11-26 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Accelerated Bayesian Inference for Pulsar Timing Arrays: Normalizing Flows for Rapid Model Comparison Across Stochastic Gravitational-Wave Background Sources
本文提出基于 normalizing flow 的 PTA 贝叶斯推断与证据估计方法，在 NANOGrav 15-year 上快速比较 10 类 SGWB 模型，效率较 MCMC 提升约一个数量级且保持后验和 Bayes 因子精度。
2025-06-11 astro-ph.CO
Constraints on the cosmic reheating history from PTA data
Northeastern University（东北大学）
本研究利用NANOGrav 15年数据集，通过贝叶斯推断约束宇宙再加热的热历史，确定了相关参数范围，建立了纳赫兹引力波背景与行星质量原初黑洞暗物质的关联。
2026-10-14 astro-ph.CO
Gravitational waves from metastable cosmic strings in the delayed scaling scenario
本研究探讨了延迟标度情景下亚稳态宇宙弦产生的随机引力波背景谱，该情景通过暴胀稀释缓解了标准情景的矛盾，使其与PTA观测一致并满足LVK约束，同时预测了未来探测器的潜在信号。
2025-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
