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增强深层引力波事件的位置确定性:实现主机星系鉴别与精确 cosmological 推断

宇宙学与河外天体物理 2025-10-15 v1 高能天体物理现象

摘要

深层引力波 (GW) 事件预计将成为新型天文学中强大的 cosmology 探针,关键在于通过电磁观测实现红移测量。因此,主机星系鉴别至关重要,但因引力波信号本身定位不精确而面临挑战。本文表明,第三代地面引力波探测器将探测到一批拥有三至多个可检测图像(含中心图像)的透镜事件,每幅图像以不同的到达时间和地点在太空中形成有效网络,从而将典型定位区域缩小至 0.01\sim0.01 平方度。对于至少 90%90\%(或 50%50\%)的这些事件,定位相较于未透镜情况提升超过一个数量级(或 3030 倍)。这种精准定位和多图像检测使我们能够稳健地确定主机星系,并通过透镜建模进一步获得亚弧秒级位置。作为“深层透镜声乐”(dark lensed sirens),这些事件将成为 cosmology 参数的强大探针。我们利用模拟的透镜双星合并事件表明,第三代引力波探测器进行两年或更长时间的观测可通过“深层透镜声乐”实现对哈勃常数的 <1%<\sim1\% 精度测量(即便仅依赖透镜星质量双黑洞事件),同时还能限制其他 cosmology 参数。这一方法将提供一种独立且互补的 cosmology 参数测量途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2510.12470,
  title  = {Enhanced Localization of Dark Lensed Gravitational Wave Events Enables Host Galaxy Identification and Precise Cosmological Inference},
  author = {Zhiwei Chen and Qingjuan Yu and Youjun Lu and Xiao Guo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2510.12470},
  year   = {2025}
}

备注

23 pages, 8 figures, accepted for publication in Astrophysical Journal Letters