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暗能源回声:标准啸叫宇宙学中的星系目录不完整性

宇宙学与河外天体物理 2026-02-11 v2 星系天体物理

摘要

引力波观测可与星系目录组合,用于标准啸叫方法约束宇宙学并测试修正引力理论。然而,星系目录因观测限制而本质上不完整,可能导致宿主星系 undetected,从而削弱约束并可能引入系统误差。本文提出了研究目录不完整性和宿主加权效应的自洽框架,已在公开的CHIMERA管道中实现。我们使用包含不同完整性水平和恒星质量加权方案的光谱星系目录,从100个双黑洞事件中获得联合宇宙学和天体物理人口约束,类似于LIGO-Virgo-KAGRA O5配置。我们发现,在完整目录下,可对H0获得百分级约束,分别对应恒定、线性和二次质量加权时精度分别为1.6%、1.3%和0.9%。随着完整性降低,精度按S型曲线趋于下降,阈值和斜率随加权强度而增大。同时,H0与双黑洞人口质量尺度之间的相关性增加,使结果更依赖于天体物理人口假设。令人惊讶的是,即使目录仅包含引力波探测视界内50%的潜在宿主星系,仍可实现2%的精度,而1%的精度需要宿主概率随恒星质量平方成比例。该结果在宿主加权建模不准确时仍稳健,即使在较低的完整性水平下也如此。这一工作进一步凸显了标准啸叫宇宙学中光谱星系调查的重要性,并为未来设施的科学案例提供了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.18243,
  title  = {Echoes from the dark: Galaxy catalog incompleteness in standard siren cosmology},
  author = {Nicola Borghi and Michele Moresco and Matteo Tagliazucchi and Giulia Cuomo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18243},
  year   = {2026}
}

备注

14 pages, 9 figures, 2 tables. Accepted for publication in A&A. \mathtt{CHIMERA} is available at https://github.com/CosmoStatGW/CHIMERA