引力波 × HI 强度映射：宇宙学与天体物理应用

宇宙学与天体物理学中增长最快的两类观测量是引力波（GW）与中性氢（HI）分布。本工作中，我们研究已分辨引力波探测与来自强度映射（IM）实验的 HI 信号之间的交叉关联。通过使用角功率谱的层析方法并包含所有投影效应，我们探索爱因斯坦望远镜与 SKAO 强度映射巡天组合的可能应用。我们聚焦三个主题：\textit{(i)} 对 GW 观测红移分布的统计推断；\textit{(ii)} 以动力学暗能量模型约束为例的宇宙学研究；\textit{(iii)} 确定并合双黑洞前身天体的性质，区分原初与天体物理起源。我们的结果表明：\textit{(i)} 无需任何宇宙学或天体物理学假设，即可在低红移处较好校准 GW 红移分布，潜在提供探测天体物理与宇宙学模型的途径；\textit{(ii)} 对动力学暗能量参数的约束与仅用 IM 的实验相当，且具有互补性并潜在系统误差更小；\textit{(iii)} 将可能从已分辨并合的引力波中探测到相对少量的原初黑洞。我们的结果将多示踪宇宙学与天体物理学这一大有前景的领域拓展至 $\mathrm{GW \times IM}$，其最大优势在于能以单独观测单一观测量无法实现的方式开展科学研究。