引力波探测器网络：标准汽笛对宇宙学与修正引力理论的约束

Tao Yang

doi:10.1088/1475-7516/2021/05/044

引力波探测器网络：标准汽笛对宇宙学与修正引力理论的约束

宇宙学与河外天体物理 2021-05-19 v2 天体物理仪器与方法广义相对论与量子宇宙学

作者: Tao Yang

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摘要

我们基于未来的引力波(GW)探测器网络构建了标准汽笛(StS)目录，即第二代地基advanced LIGO+advanced Virgo+KAGRA+LIGO-India (HLVKI)、第三代地基Einstein Telescope+两台Cosmic Explorer (ET+2CE)，以及空间基LISA+Taiji。根据各网络对应的电磁(EM)对应体探测器，我们从探测概率中采样GW+EM联合探测，以构建HLVKI的10年探测、ET+2CE的5年探测以及LISA+Taiji的5年探测的标准汽笛哈勃图，我们估计这些将在2030年代可用并发布。因此我们构建了来自这些地基和空间基探测器网络的联合哈勃图，以探索我们宇宙从红移0到7的膨胀历史。我们对GW标准汽笛的目录和哈勃图及其在2030年代研究宇宙学和修正引力理论上的潜力给出了保守且现实的估计。我们采用两种策略进行预测。一种是传统的模型拟合马尔可夫链蒙特卡洛方法(MCMC)。结果表明，仅联合StS就能以 $0.34\%$ 的精度约束哈勃常数，比当前来自\textit{Planck}+BAO+Pantheon的最精确测量紧致1.76倍。联合StS与当前EM实验将显著改善宇宙学参数的约束。修正引力理论可通过GW传播以 $0.46\%$ 的误差被约束。在第二种策略中，我们使用机器学习非参数重构技术，即高斯过程(GP)，并以人工神经网络(ANN)作为比较。GP重构可给出与MCMC相当的结果。我们期待更多关于这些主题的工作和研究。

关键词

标准汽笛引力波探测器哈勃图宇宙学修正引力马尔可夫链蒙特卡洛高斯过程

引用

@article{arxiv.2103.01923,
  title  = {Gravitational-Wave Detector Networks: Standard Sirens on Cosmology and Modified Gravity Theory},
  author = {Tao Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01923},
  year   = {2021}
}

备注

36 pages, 15 figures, 2 tables, to match the JCAP version

引力波探测器网络：标准汽笛对宇宙学与修正引力理论的约束

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关键词

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备注

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