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Article Dans Une Revue Science Année : 2022

A gamma-ray pulsar timing array constrains the nanohertz gravitational wave background

M. Ajello , W.B. Atwood , L. Baldini , J. Ballet (1) , G. Barbiellini , D. Bastieri , R. Bellazzini , A. Berretta , B. Bhattacharyya , E. Bissaldi , R.D. Blandford , E. Bloom , R. Bonino , P. Bruel (2) , R. Buehler , E. Burns , S. Buson , R.A. Cameron , P.A. Caraveo , E. Cavazzuti , N. Cibrario , S. Ciprini , C.J. Clark , I. Cognard (3, 4) , J. Coronado-Blazquez , M. Crnogorcevic , H. Cromartie , K. Crowter , S. Cutini , F. d'Ammando , S. de Gaetano , F. de Palma , S.W. Digel , N. Di Lalla , F. Fana Dirirsa (5) , L. Di Venere , A. Domínguez , E.C. Ferrara , A. Fiori , A. Franckowiak , Y. Fukazawa , S. Funk , P. Fusco , V. Gammaldi , F. Gargano , D. Gasparrini , N. Giglietto , F. Giordano , M. Giroletti , D. Green , I.A. Grenier (1) , L. Guillemot (3, 4) , S. Guiriec , M. Gustafsson , A.K. Harding , E. Hays , J.W. Hewitt , D. Horan (2) , X. Hou , G. Johannesson , M.J. Keith , M. Kerr , M. Kramer , M. Kuss , S. Larsson , L. Latronico , J. Li , F. Longo , F. Loparco , M.N. Lovellette , P. Lubrano , S. Maldera , A. Manfreda , G. Martí-Devesa , M.N. Mazziotta , I. Mereu , P.F. Michelson , N. Mirabal , W. Mitthumsiri , T. Mizuno , M.E. Monzani , A. Morselli , M. Negro , L. Nieder , R. Ojha , N. Omodei , M. Orienti , E. Orlando , J.F. Ormes , D. Paneque , A. Parthasarathy , Z. Pei , M. Persic , M. Pesce-Rollins , R. Pillera , H. Poon , T.A. Porter , G. Principe , J.L. Racusin , S. Raino , R. Rando , B. Rani , S.M. Ransom , P.S. Ray , M. Razzano , S. Razzaque , A. Reimer , O. Reimer , J. Roy , M. Sanchez-Conde , P.M. Saz Parkinson , J. Scargle , L. Scotton (6) , D. Serini , C. Sgro , E.J. Siskind , D.A. Smith (7, 8) , G. Spandre , R. Spiewak , P. Spinelli , I. Stairs , D.J. Suson , S.J. Swihart , S. Tabassum , J.B. Thayer , G. Theureau (3, 4) , D.F. Torres , E. Troja , J. Valverde , Z. Wadiasingh , K. Wood , G. Zaharijas
M. Ajello
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W.B. Atwood
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L. Baldini
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G. Barbiellini
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D. Bastieri
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R. Bellazzini
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A. Berretta
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B. Bhattacharyya
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S. Buson
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E. Troja
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Z. Wadiasingh
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K. Wood
G. Zaharijas
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Résumé

After large galaxies merge, their central supermassive black holes are expected to form binary systems. Their orbital motion should generate a gravitational wave background (GWB) at nanohertz frequencies. Searches for this background use pulsar timing arrays, which perform long-term monitoring of millisecond pulsars at radio wavelengths. We used 12.5 years of Fermi Large Area Telescope data to form a gamma-ray pulsar timing array. Results from 35 bright gamma-ray pulsars place a 95% credible limit on the GWB characteristic strain of 1.0 × 10−14 at a frequency of 1 year–1. The sensitivity is expected to scale with tobs, the observing time span, as t−13/6obs. This direct measurement provides an independent probe of the GWB while offering a check on radio noise models.

Dates et versions

hal-03669205 , version 1 (16-05-2022)

Identifiants

Citer

M. Ajello, W.B. Atwood, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, et al.. A gamma-ray pulsar timing array constrains the nanohertz gravitational wave background. Science, 2022, 376 (6592), pp.abm3231. ⟨10.1126/science.abm3231⟩. ⟨hal-03669205⟩
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