暗中的宇宙学：论源种群模型对引力波宇宙学的重要性

致密天体质量谱形状的知识可用于帮助打破引力波 (GW) 源的质量与红移之间的简并，从而可在缺乏由电磁观测获得的红移测量时推断宇宙学参数。本文中，我们广泛研究该方法的各个方面，包括其计算极限与可达精度。我们聚焦于具有当前与未来灵敏度的地面探测器，首先采用分层贝叶斯方案对一组广泛的模拟数据进行分析，推断种群与宇宙学参数。我们考虑一种（幂律加高斯）种群模型，其展现出特征尺度（质量谱的极值、累积点的存在），从而允许对源红移进行间接估计。对该星表的分析凸显并量化了源种群与宇宙学参数之间的紧密关联，以及初始假设（无论表述于源参数还是宇宙学参数上）的影响。随后，我们通过使用模拟 GW 数据与由用于 GW 参数估计的贝叶斯采样器生成的后验样本进行“端到端”分析来验证结果，从而首次在文献中镜像了观测数据的分析链。我们的结果进而引导我们重新审视利用 GWTC-1 获得的 $H_0$ 估计，并明确展示种群假设如何影响最终 $H_0$ 结果。我们的结果强调联合推断种群与宇宙学参数（而非如常假设的分别推断）的重要性。正如我们所讨论的，唯一的例外是若所有 BBH 事件均观测到电磁对应体：则种群假设对宇宙学参数估计的影响较小。