利用爱因斯坦望远镜探索致密双星族群

爱因斯坦望远镜（ET）是一个宽频带的未来第三代引力波探测器，预计每年可探测到约 $10^5 - 10^6$ 次双黑洞（BBH）并合和约 $7 \times 10^4$ 次双中子星（BNS）并合。总质量为 20 - 100 $M_{\odot}$ 的致密双星（典型的 BH-BH 或 BH-NS 双星）的并合将可见于红移 $z\approx 20$ 甚至更高，从而有助于理解第一批恒星诞生前宇宙的黑暗时代。因此，ET 将成为族群研究的关键仪器。我们使用 ET-D 设计灵敏度，分析了源自 (i) 星族 (Pop) I+II、(ii) Pop III 和 (iii) 球状星团 (GCs) 的致密双星。我们估计了这些致密天体双星类别的啁啾质量、红移以及并合率随红移变化的约束。我们得出结论，作为单一仪器的 ET 能够探测并区分在啁啾质量-红移空间中分离的不同致密双星族群。虽然源自 Pop III 的致密双星由于在啁啾质量-红移空间中的分离而清晰可辨，但另外两个族群，Pop I+II 和 GCs，仅需 500 次探测（对应约 1 小时的观测时间）即可区分。这些不同致密双星族群的质量分布特征也可以通过单一 ET 仪器进行估计。