北美納赫茲引力波天文台

北美納赫茲引力波天文台（英語：North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves，縮寫為NANOGrav）是一個由天文學家組成的聯盟^[1]，他們的共同目標是通過使用綠岸無線電望遠鏡、阿雷西博望遠鏡、和甚大天線陣定期觀測毫秒脈衝星群來探測引力波。 該項目是與澳大利亞帕克斯脈衝星計時陣列、歐洲脈衝星計時陣列、和作為國際脈衝星計時陣列一部分的印度脈衝星計時陣列的國際合作夥伴合作開展的。

NANOGrav

類型	聯盟
組織	國際脈衝星計時陣列
網站	http://nanograv.org
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使用脈衝星定時進行引力波探測

NANOGrav 觀測到的脈衝星之間的相關性與脈衝星之間的角距關係圖，與理論模型預測（紫色虛線-Hellings-Downs curve）相對比，並且沒有引力波背景（綠色實線）^[2][3]

引力波是愛因斯坦廣義相對論的重要預測，是物質整體運動、早期宇宙波動以及時空本身動力學的結果。 脈衝星是在大質量恆星超新星爆炸期間形成的快速旋轉、高度磁化的中子星。 它們作為高精度時鐘，具有豐富的物理應用，包括天體力學、中子星地震學、強場重力測試和銀河天文學。

使用脈衝星作為引力波探測器的想法最初由 Sazhin^[4] 和 Detweiler^[5] 在 1970 年代末提出。 這個想法是將太陽系重心和遙遠的脈衝星視為太空中假想臂的兩端。 脈衝星充當手臂一端的參考時鐘，發出定期信號，由地球上的觀察者監測。 經過的引力波的影響將擾亂局部時空度量並導致觀測到的脈衝星旋轉頻率發生變化。

Hellings 和 Downs^[6] 於 1983 年將這一想法擴展到脈衝星陣列，並發現引力波的隨機背景會針對天空上不同的角間隔產生相關信號。 這項工作的靈敏度受到陣列中脈衝星時鐘的精度和穩定性的限制。 繼 1982 年發現第一顆毫秒脈衝星之後，Foster 和 Donald C. Backer^[7] 成為第一批通過將 Hellings-Downs 分析應用於一系列高度穩定的毫秒脈衝星來認真提高引力波靈敏度的天文學家。

參考資料

1. Jenet, F.; et al. The North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves. 2009. arXiv:0909.1058  [astro-ph.IM].
2. http://iopscience.iop.org/collections/apjl-230623-245-Focus-on-NANOGrav-15-year
3. http://news.berkeley.edu/2023/06/28/after-15-years-pulsar-timing-yields-evidence-of-cosmic-gravitational-wave-background
4. Sazhin, M.V. Opportunities for detecting ultralong gravitational waves. Sov. Astron. 1978, 22: 36–38. Bibcode:1978SvA....22...36S.
5. Detweiler, S.L. Pulsar timing measurements and the search for gravitational waves. Astrophysical Journal. 1979, 234: 1100–1104. Bibcode:1979ApJ...234.1100D. doi:10.1086/157593.
6. Hellings, R.W.; Downs, G.S. Upper limits on the isotropic gravitational radiation background from pulsar timing analysis. Astrophysical Journal Letters. 1983, 265: L39–L42. Bibcode:1983ApJ...265L..39H. doi:10.1086/183954.
7. Foster, R.S.; Backer, D.C. Constructing a pulsar timing array. Astrophysical Journal. 1990, 361: 300–308. Bibcode:1990ApJ...361..300F. doi:10.1086/169195.