利用下一代引力波探测器识别双黑洞和中子星-黑洞并合的宿主

LIGO-Virgo-KAGRA合作组已探测到超过一百例致密双星并合的引力波事件，但这些双星的形成历史仍是一个未解之谜。找到这些并合的宿主星系将提供关键信息，揭示这些双星是如何形成的。然而，在没有电磁对应体的情况下，利用当前一代引力波探测器将引力波事件定位到其宿主具有挑战性。下一代探测器将能够将某些致密双星并合定位到一个小体积内，从而直接关联其宿主。为了展示这些探测器的前景，我们利用由Cosmic Explorer和Einstein Telescope组成的下一代引力波网络，模拟了一组双黑洞和中子星-黑洞并合事件。我们发现，红移0.5以内的双黑洞事件中约有4%，红移0.3以内的中子星-黑洞事件中约有3%将被定位到小于100 Mpc^3的体积内，而在这个体积内我们预计只有一个可能的宿主星系。根据LIGO-Virgo-KAGRA合作组第三次观测运行估计的天体物理并合率，我们预计每八天精确定位一个双黑洞事件，每1.5个月精确定位一个中子星-黑洞事件。通过三年的引力波观测（约100个有宿主关联的双黑洞并合），我们将能够区分双黑洞宿主星系是追踪恒星质量还是恒星形成率，从而约束延迟时间分布并揭示双黑洞的形成通道。