通过引力波弱透镜检验ΛCDM扩展模型的未来前景

借助计划中的天基与第三代地基引力波探测器(LISA、爱因斯坦望远镜、宇宙探险者)以及提议的DeciHz探测器(DECIGO、大爆炸观测者)，探索可利用未来海量数据(每年$10^4-10^6$次并合)的统计宇宙学检验正逢其时。我们预测了标准汽笛测量与双体并合引力波弱透镜的结合。对于第三代探测器10年运行时间，该联合分析将以边缘化$1\sigma$不确定度$\sigma(w_0)$~0.005与$\sigma(w_a)$~0.04约束暗能量状态方程。这可与未来星系/强度映射巡天预测相当或更佳，且将这些及其他未来探针与引力波结合可获得更好约束。我们发现，将有电磁对应体与否的并合相结合有助于打破参数简并。利用后LISA时代的DeciHz探测器，我们首次展示并合双体如何借助$3\times10^6$个源(直至$z=3.5$、距离不确定度$1\%$)在和中微子质量上达到$\sigma(\Sigma m_{\nu})$~0.05 eV的精度，并对曲率、暗能量及其他参数达到约百分或亚百分精度，且独立于其他探针。最后，我们展示若已知宇宙并合率，可利用并合红移分布的宇宙学依赖性改进暗能量约束，而非如宇宙学标准做法依赖测量分布。未来数十年引力波将成为几何与大尺度结构的强有力探针。