约束短伽马射线暴的光度函数和延迟时间分布以估计多信使引力波探测率

本文分析了Fermi卫星探测的最新短伽马射线暴(sGRB)样本，重新评估了sGRB的光度函数和形成率。利用经验红移-光度关系，首先确定了478个sGRB的伪红移。然后，使用最大似然法在不同延迟时间分布模型下约束sGRB的光度函数和形成率，发现基于偏差信息准则，高斯延迟模型在统计上优于幂律和对数正态延迟模型。sGRB的本地形成率为$R_{\mathrm{sGRB}}(0)=1.37_{-0.27}^{+0.30}$ $\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$，该值在很大程度上独立于所采用的延迟时间分布模型。此外，我们研究了利用当前和未来的伽马射线暴及引力波设施联合探测sGRB及其来自双中子星并合的引力波对应体的潜力。对于sGRB探测，我们考虑了三个现有卫星：Fermi、空间多波段天文变源监视器(SVOM)和爱因斯坦探针(EP)。对于引力波探测，我们考察了两个国际引力波网络(IGWN)：一个由LIGO Hanford、Livingston、Virgo和KAGRA组成的四探测器网络(IGWN4)，以及一个即将建成的包含这四个探测器加上LIGO India的五探测器网络(IGWN5)。结合sGRB喷流发射能量的角度依赖性，我们的结果表明，对于不同的延迟时间分布模型，Fermi、SVOM和EP与IGWN4(IGWN5)的联合sGRB和引力波探测率分别位于0.19--0.27 $\mathrm{yr^{-1}}$ (0.93--1.35 $\mathrm{yr^{-1}}$)、0.07--0.10 $\mathrm{yr^{-1}}$ (0.51--0.79 $\mathrm{yr^{-1}}$)和0.01--0.03 $\mathrm{yr^{-1}}$ (0.15--0.27 $\mathrm{yr^{-1}}$)范围内。