创新背景

超大质量黑洞是位于大多数银河中心的宇宙实体，其质量可以是我们太阳的数十亿倍，当两个银河系合并时，各自中心的超大质量黑洞也可能会合并，从而形成这种双星系统，尽管天体物理学家尚未直接探测到这种双星系统，但他们一直在努力使用各种手段和技术来寻找它们。

在2016年，LIGO（激光干涉仪重力波天文台）首次探测到由两个恒星质量黑洞合并产生的重力波，这标志着重力波探测的一个里程碑，然而，由于超大质量黑洞双星系统的尺度和距离，像LIGO这样的地面设备无法探测到它们，这些巨大的双星系统产生的重力波在时间上如此之长，以至于可能需要数年或数十年才能完全被地球探测到，这给探测带来了一定的挑战。

创新过程

这项研究的核心是利用45颗脉冲星的12.5年数据来确定由超大质量黑洞双星系统发出的重力波签名的最佳限制，通过了解这些限制，天体物理学家可以约束邻近宇宙中存在的双星数量，确认或否定现有的双星候选体，并在未来探测这些复杂双星系统的重力波。

每个分析的连续波参数先验

首先，研究团队通过对多年来收集的数据进行深入的分析，希望在其中找到由超大质量黑洞双星系统发出的重力波的证据，这涉及到对数据中的每个微小波动进行解析，以确定它们是否与重力波的预期模式相匹配。

为了实现这一目标，研究团队使用了NANOGrav（北美纳秒观测重力波天文台），它通过监测脉冲星的光束是否出现微小的时间偏差来寻找重力波的影响，这是一种快速旋转的中子星，它们在旋转时会发射光束，类似于灯塔，脉冲星的旋转非常稳定，因此可以用作天然的时钟。

萨维奇-迪基贝叶斯因子在每个千兆瓦频率的连续波

在分析过程中，研究团队还考虑到了由超大质量黑洞双星系统在宇宙中产生的背景噪声，这是因为当寻找这些双星系统时，研究者需要考虑到所有这些双星系统发出的重力波所产生的背景噪声的总和。

全天连续波应变95%上限和相关误差区域，有（红色）和没有（紫色）模型中包含的CRN

此外，研究团队还发现，脉冲星本身也可能产生所谓的“红噪声”，这是由脉冲星内部的微小摇摆引起的，这种红噪声在外观上与研究者希望从重力波中获得的信号相似，因此，研究者需要采取措施将这两种信号进行区分。

最终，研究团队利用这些方法和技术创建了新的模型，以准确地考虑脉冲星数据中的不确定性，并采用新的技术来考虑红噪声的影响。

创新价值

加深对宇宙的理解：通过研究超大质量黑洞双星系统，我们可以更好地了解这些巨大天体是如何互动的，以及它们在宇宙的演化中所扮演的角色，这对于理解我们宇宙的历史和未来都是至关重要的。

为未来的宇宙探索铺路：探测并理解重力波是现代天体物理学的前沿领域，随着我们对这种现象的理解加深，未来的宇航员和探索设备可能会更好地利用这些知识，进行更远、更深入的宇宙探索。

科学技术进步的典范：这项研究展示了现代天文学、物理学和计算技术的结合如何共同努力解决长期存在的问题，它激励其他学科的研究者采用跨学科方法来解决复杂问题。

为其他科学研究提供方向：这项研究提出了关于超大质量黑洞双星系统的新见解和模型，这些可以为其他研究者提供有价值的方向，促使他们进一步探索相关领域。

普及和教育的价值：随着这种研究的公开和报道，公众和学生可以增加对宇宙学、黑洞和重力波的兴趣和理解，这不仅有助于提高科学知识的普及率，而且可以激发新一代的科学家和研究者对天体物理学的兴趣。

推动技术创新：为了寻找和解析重力波，研究者必须使用和开发先进的观测设备和数据分析工具，这种技术进步可能在其他领域也有应用，从而推动更广泛的技术创新。

创新关键点

天体物理学家们对45颗已死的恒星（脉冲星）的12.5年数据进行了深入分析，以确定由怪兽黑洞对发出的重力波签名的最佳限制，这些限制将帮助天体物理学家约束近宇宙中存在的双星数量，确认或否定现有的双星候选，并有望某天检测到这些复杂双星的重力波。

该研究还发现，在寻找超大质量黑洞对时，研究人员需要考虑由宇宙中所有超大质量黑洞双星产生的重力波的持续背景噪音，为了克服探测的障碍，研究团队通过一个国际合作项目NANOGrav使用脉冲星来寻找重力波。

此外，他们还对脉冲星产生的红噪声进行了详细的研究，以避免与寻找的重力波信号混淆，通过使用12.5年的数据集，研究人员创建了新的模型，以准确地考虑脉冲星数据中的不确定性，并采用新技术来考虑红噪声。