利用爱因斯坦望远镜模拟引力波数据估计宇宙学参数

我们利用第三代引力波探测器——爱因斯坦望远镜，研究了作为标准汽笛的引力波（GW）对宇宙学参数的约束能力。我们模拟了 100 到 1000 个引力波事件的光度距离和红移测量。我们使用两种不同的算法来约束宇宙学参数。对于哈勃常数 H0 和暗物质密度参数 Ωm，我们采用马尔可夫链蒙特卡洛方法。我们发现，利用大约 500-600 个引力波事件，我们可以达到与 Planck 温度数据和 Planck 透镜综合结果相当的哈勃常数约束精度，而对于暗物质密度，仅靠引力波似乎无法提供与哈勃常数一样好的约束；1000 个引力波事件的灵敏度略低于 Planck 数据。可能需要超过 1000 个事件才能达到 Planck 的灵敏度。然而，为了分析暗能量更复杂的动力学性质，即状态方程 w，我们采用了一种新的强大非参数方法：高斯过程。我们可以直接从每个红移处的观测光度距离重建 w。在低红移区域，我们发现大约 700 个引力波事件可以对 w(z) 提供与 Planck 数据结合 Ia 型超新星对常数 w 的约束相当的约束。这些结果表明，作为探测宇宙学参数的标准汽笛，引力波可以为当前实验提供一个独立且互补的替代方案。