利用第三代引力波天文台对中子星状态方程的精密度约束

目前尚不清楚物质在中子星核心内的极端密度下如何行为。对中子星状态方程的测量探测了在实验室环境中无法获得的核物理。来自双中子星并合的引力波编码了关于该物理的细节，从而可以推断状态方程。计划中的第三代引力波天文台具有大幅提高的灵敏度，预计将对中子星状态方程提供严格的约束。我们结合第三代天文台Cosmic Explorer和Einstein Telescope对双中子星并合的模拟观测，确定在合理的中子星质量范围内对未来状态方程的约束。在一年运行中，由一台Cosmic Explorer和Einstein Telescope组成的网络预计将探测到 $\gtrsim 3\times 10^5$ 次双中子星并合。通过仅考虑75个最响事件，我们表明这样的网络将能够将中子星半径约束到至少 $\lesssim 200$ m（90%置信度），质量范围 $1-1.97$ $M_{\odot}$ ——比当前LIGO-Virgo-KAGRA和NICER的约束好约十倍。在 $1.4-1.6$ $M_{\odot}$ 附近（我们假设双中子星质量分布在此处达到峰值），约束为 $\lesssim 75$ m（90%置信度）。该约束主要由最响的 $\sim 20$ 个事件驱动。