引力波与星系的交叉相关: 对未来探测器 GW 偏差的预测

自 2015 年首次探测到引力波 (GW) 以来,GW 已迅速成为重要的宇宙学探针。随着探测事件数量的不断增加,像 Einstein Telescope (ET) 和 Cosmic Explorer (CE) 这样的下一代仪器将观测到数百万个致密二进制 (CB) 合并事件。这些探测结果结合来自 DESI、Euclid 和 Vera Rubin 观测站等仪器的星系测量,将通过与它们所驻扎的星系分布进行交叉相关,提供关于宇宙大尺度结构的独特信息。本文聚焦于这些交叉相关如何约束由二进制黑洞 (BBH) 合并产生的 GW 的聚类偏差。该参数将 BBHs 与潜在的暗物质分布相联系,从而阐明它们如何填充星系。我们采用多轨迹方法,在不同的观测组合下预测这些测量的精度。我们的结果表明,当前的 GW 探测器将具有有限的精度,误差可高达约 $50\%$。然而,像 ET 这样的第三代探测器与 LSST 数据交叉关联,可将聚类偏差测量精度提高到 $2.5\%$。此外,我们展示了这些交叉相关可实现对 GW magnification 效应的百分比级测量。尽管如此,放大效应与演化偏差之间仍存在一条 degeneracy 轨迹,这阻碍了两者的精度。该 degeneracy 最有效地通过假设一种偏差的知识或针对 $1 < z < 2.5$ 的最优红移范围来解决。我们的分析为研究 BBHs 的分布并通过大尺度结构测试引力的本质开辟了新的途径。