测量双中子星的延迟时间分布。II. 利用第三代引力波探测器网络的红移分布

我们研究了当前和第三代引力波（GW）探测器通过直接测量双中子星（BNS）并合率随红移的变化来确定BNS延迟时间分布（DTD）的能力。我们假设DTD遵循斜率为 $\Gamma$ 和最小并合时间 $t_{\rm min}$ 的幂律分布，并允许每单位恒星质量的整体BNS形成效率变化。通过将DTD和质量效率与宇宙恒星形成历史卷积，再与GW探测器能力卷积，我们探索了两个相关 regime。首先，对于仅对局部宇宙敏感但可通过电磁对应体和宿主星系的识别实现精确红移确定的当前一代GW探测器，我们表明DTD参数与未知的质量效率强简并，因此无法唯一确定。其次，对于爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探险者（CE）等第三代探测器，它们将在宇宙距离上探测BNS并合，但具有GW仅探测固有的红移不确定性（$\delta(z)/z\approx 0.1z$），我们表明通过一年观测可将DTD和质量效率约束在优于10%。这种通过BNS并合红移分布直接映射来确定DTD的长期方法，将辅以通过 $z\approx 0$ 处BNS并合宿主星系性质进行的更近期DTD研究（Safarzadeh & Berger 2019）。