基于引力波与短暴 $\gamma$ 射线暴联合观测的宇宙学参数估计综合预报

在第三代（3G）引力波（GW）探测器时代，双中子星（BNS）并合事件的多信使 GW 观测可对探索宇宙膨胀历史产生重大影响。本工作中，我们通过考虑 3G GW 探测器与未来短 $\gamma$ 射线暴（GRB）探测器 THESEUS 类望远镜的联合观测，全面探究了 3G GW 标准汽笛观测在宇宙学参数估计中的潜力。基于不同探测策略的 10 年观测，我们预言可探测的 GW-GRB 事件数为 334–674，其红移 $z<3.5$、倾角 $\iota<15^{\circ}$。在宇宙学分析中，我们考虑了 $\Lambda$CDM、$w$CDM、$w_0w_a$CDM 模型以及相互作用暗能量（IDE）模型。我们发现 GW 能以 $0.345\%-0.065\%$ 的精度严格约束哈勃常数，但在约束其他宇宙学参数上表现不佳。幸运的是，GW 可有效打破主流电磁观测 CMB+BAO+SN（CBS）产生的宇宙学参数简并。当将模拟 GW 数据与 CBS 数据结合时，CBS+GW 能以 1.26% 的精度紧密约束暗能量状态方程 $w$，接近精度宇宙学标准。同时，向 CBS 中加入 GW 可将宇宙学参数约束提升 $34.2\%-94.9\%$。总之，来自 3G GW 探测器的 GW 标准汽笛观测可在助力解决哈勃张力与探察暗能量本质方面发挥关键作用。