脉冲星计时阵探测引力波记忆效应的模拟分析
Abstract
引力波记忆效应是超大质量双黑洞合并等极端天体事件中产生的独特时空扰动信号，其探测对验证广义相对论的非线性效应及理解黑洞演化具有重要意义。脉冲星计时阵列（PTA）通过监测毫秒脉冲星时延残差，为纳赫兹频段引力波记忆效应的研究提供了关键手段。本文基于贝叶斯推断与马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法，构建了四个模拟数据集（纯白噪声、注入信号的5/10/20颗脉冲星数据），系统评估PTA对引力波记忆效应信号的探测灵敏度与参数估计能力。结果显示：注入振幅为5×10<sup>-14</sup>、事件时间为MJD 54500的引力波记忆效应信号后，5颗脉冲星可在95%置信度下约束事件时间至MJD 54500（误差15天），但振幅估计存在约3倍高估；10颗脉冲星可约束事件时间至MJD 54510（误差10天），振幅恢复至10<sup>-13</sup>量级；20颗脉冲星进一步将振幅误差缩小至5%以内，时间误差降至5天。研究表明，通过增加脉冲星数量能显著改善参数估计精度。该结果为优化PTA观测策略（如扩展脉冲星规模、改进噪声建模）提供了理论依据，并为未来探测引力波记忆效应奠定了基础。
