引力波对 z~5 处宇宙不透明度的限制：来自空间引力波天线 DECIGO 的预报
宇宙学与河外天体物理
2020-12-23 v1
摘要
由于引力波（GWs）在理想流体中自由传播，并合致密双星系统作为标准汽笛可直接测量光度距离，并提供不受宇宙不透明度影响的距距测量。DECi-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory（DECIGO）是日本未来的空间引力波天线，其敏感频段介于 LISA 与地面探测器目标频率之间。将 DECIGO 预期的未来引力波观测与电磁（EM）域中三种当前流行的天体物理探针（HII 区、SNe Ia Pantheon 样本、类星体样本）相结合，可在不同红移处探测宇宙的不透明度。本文表明，宇宙不透明度参数可被限制到高精度（Δε~10^{-2}），并延伸至高红移（z~5）。为了在不假设任何特定函数形式的情况下重建宇宙不透明度的演化，宇宙不透明度检验应独立地应用于各个红移区间。因此，我们还计算了各红移处的光学深度以及红移区间内的平均 τ(z)。我们的结果表明，与由 HII 星系和 Pantheon SNe Ia 得到的结果相比，在考虑类星体样本时精度有所提高。虽然非零光学深度仅在红移范围 0<z<0.5、1<z<2 和 2.5<z<3.5 内具有统计显著性，但这种趋势不同于在其参数化形式框架下所得的结果。因此，应强调不使用预设唯象函数的宇宙不透明度检验的重要性。
引用
@article{arxiv.2010.05151,
title = {Gravitational-wave constraints on the cosmic opacity at $z\sim 5$: forecast from space gravitational-wave antenna DECIGO},
author = {Shuaibo Geng and Shuo Cao and Tonghua Liu and Marek Biesiada and Jingzhao Qi and Yuting Liu and Zong-Hong Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.05151},
year = {2020}
}
备注
11pages, 9figures, accepted for publication in ApJ