引力波对应体深场快速光学搜寻中的可探测性与污染综合研究

地基干涉仪对引力波（GW）的首次直接探测预计将在未来几年内发生。这些干涉仪将探测由中子星和/或黑洞组成的致密天体双星的并合，基准距离约200 Mpc，定位区域约100平方度。为最大化此类GW探测的科学收益，识别电磁（EM）对应体至关重要。最有希望的此类对应体是由富中子并合抛射物中合成的r过程元素放射性衰变驱动的光学/红外辐射——即“千新星”（kilonova）。在此我们展示详细的模拟观测，涵盖GW后随期间千新星搜寻的一系列策略。我们评估了千新星的可探测性以及将其与广泛污染瞬变源区分的能力。我们发现，如果定位区域存在已有模板图像，则需要达到i=24 mag和z=23 mag深度的每夜观测以实现95%探测率；在触发后12小时内开始的观测还将捕获千新星峰值，并对抛射物性质提供更强约束。我们还发现利用颜色（i-z > 0 mag）和上升时间（< 4天）的截断可将千新星与其他类型瞬变源稳健分离。若无已有模板，观测必须再深约1 mag才能达到相同千新星探测率，但仍可实现污染物的稳健剔除。受我们模拟结果启发，我们讨论了当前和未来宽视场望远镜在实现这些观测目标上的预期性能，并发现先于LSST，Blanco 4米望远镜上的暗能量相机（Dark Energy Camera）和Subaru 8米望远镜上的超主焦点相机（Hyper Suprime-Cam）提供了最佳的千新星发现潜力。