引力辐射、旋进双星与宇宙学

我们展示了如何利用一个或多个引力波探测器对旋进双中子星或双黑洞系统的观测来测量宇宙学参数。为说明起见，我们聚焦于在单个类似激光干涉引力波天文台（LIGO）的探测器中观测到的固定质量双星系统。利用现实的探测器噪声估计，我们描述了探测率作为阈值信噪比 $\rho_0$、哈勃常数 $H_0$ 和双星“啁啾”质量的函数。对于 $\rho_0 = 8$、$H_0 = 100$ km/s/Mpc 和 $1.4 \msun$ 中子星双星，样本的中值红移为 $0.22$。在相同假设下，且与 $H_0$ 无关，一个保守的并合双星速率密度（$8\times10^{-8}\,{\rm yr}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-3}$）意味着 LIGO 将每年观测到约 $50$ 次双星旋进事件。确定 $H_0$ 和减速参数 $q_0$ 的精度取决于观测到的旋进事件数量。对于固定质量双星系统，在 LIGO 探测器中以 $\rho_0 = 10$ 进行约 $100$ 次观测，将在爱因斯坦-德西特宇宙学中将 $H_0$ 的精度提高到 10%，而 3000 次观测将把 $q_0$ 的精度提高到 20%。对于保守的并合双星速率密度，以 $\rho_0 = 10$ 进行 100 次探测大约需要 4 年。