利用下一代引力波探测器网络识别二进制黑洞合并的宿主星系
高能天体物理现象
2026-02-10 v1 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
通过引力波(GWs)探测到的二进制黑洞(BBH)合并宿主星系的识别，由于缺乏电磁对等物及当前一代探测器产生的大规模定位体积，仍然是一个挑战。自信的宿主关联将提供星体大气属性，以约束BBH形成通道，并可实现如哈勃常数H0等宇宙参数的测量。我们模拟局部(z<0.25)宿主星系中的BBH合并，以评估未来GW探测器网络(包括计划中的LIGO-India探测器以及第三代探测器如狮子座天文台(ET)和Cosmic Explorer(CE))进行宿主识别的可行性。我们构建两个注入网格，以探索BBH质量、距离和方向灵敏度的变化，并通过BILBY实现基于Fisher信息矩阵(FIM)的参数估计算法来推断定位体积。为评估唯一宿主识别的前景，我们引入一组诊断工具：从星系质量函数推导的给定星系质量的理论伽马体积阈值、基于前体环境模型的金属度基体积阈值、量化候选宿主显著性的星系质量分数，以及偶然对齐概率(p_c)。这些指标提供了评估宿主关联和约束BBH形成通道的方法。我们发现，包括ET和CE的未来网络可将BBH合并定位至小于理论阈值的体积，表明可在约1000 Mpc处实现潜在的唯一宿主识别，年均约100次。尽管单个事件的关联可能仍不确定，但我们的框架适用于群体水平分析，使我们能够在下一代GW探测器网络时代对BBH形成情景进行约束。
引用
@article{arxiv.2602.08459,
title = {Identifying Host Galaxies of Binary Black Hole Mergers with Next-Generation Gravitational Wave Detector Networks},
author = {Sumedha Biswas and Andrew Levan and Peter G. Jonker and Kendall Ackley and Gregory Ashton and Nikhil Sarin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.08459},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 12 figures; Submitted to MNRAS;