利用现有和未来设施联合探测双中子星并合的引力波-短伽马暴

我们探讨了利用当前和未来的高能伽马射线暴(GRB)和引力波(GW)设施，联合探测来自双中子星(BNS)并合的短伽马射线暴(sGRB)及其引力波对应体的前景。我们考虑了两种引力波探测器网络：(1) 由LIGO Hanford、Livingston、Virgo和Kagra组成的四探测器网络(IGWN4)，以及(2) 包括上述四个探测器和LIGO India的未来五探测器网络(IGWN5)。对于sGRB探测，我们考虑了现有的Fermi和Swift卫星以及拟议的全天卫星Daksha。联合探测中的大多数事件将是离轴事件，因此，我们考虑了预测离轴辐射的多种sGRB喷流模型。此外，为了检验所假设的sGRB光度函数的影响，我们对其中一个辐射模型考虑了两种不同的函数。我们发现，对于不同的喷流模型，当BNS并合率取为320$\mathrm{\ Gpc^{-3}~yr^{-1}}$时，Fermi和Swift与IGWN4 (IGWN5)的联合sGRB和GW探测率分别落在0.07-0.62$\mathrm{\ yr^{-1}}$ (0.8-4.0$\mathrm{\ yr^{-1}}$)和0.02-0.14$\mathrm{\ yr^{-1}}$ (0.15-1.0$\mathrm{\ yr^{-1}}$)范围内。使用Daksha，探测率提高到0.2-1.3$\mathrm{\ yr^{-1}}$ (1.3-8.3$\mathrm{\ yr^{-1}}$)，是现有卫星的2-9倍。我们表明，这种具有更高灵敏度的任务将是探测更多在离轴或更远距离上观测到的较暗事件的理想选择。因此，Daksha将促进sGRB和GW的联合探测，特别是对于离轴事件。最后，我们发现基于最佳信噪比的探测率是保守的，引力波探测器中的噪声可能会进一步提高这些探测率。