存在天体物理前景下利用原初引力波背景的精确宇宙学

引力波（GW）天文学时代将实现对来自双黑洞未分辨并合的天体物理引力波背景的探测，并有望探查原初引力波背景的存在。特别是，因果产生原初信号（如相变）的引力波谱低频端，为明确测量宇宙学参数（如宇宙状态方程，或复合前时期的自由流动粒子）提供了极佳机会。我们探讨了这一计划是否会受到与原初背景共存的天体物理引力波前景不确定性的损害。我们详述了在何种合理假设下，天体物理前景可被认为形状已知、仅归一化存在不确定性。在此情形下，对原初信号的灵敏度可通过一种简单且数值上敏捷的程序计算，其中最优滤波函数减去了在谱形状上接近信号的天体物理前景分量。我们表明，存在天体物理前景时信号灵敏度的退化仅限于几倍因子，且只发生在信号与前景最接近的频率附近。我们的结果凸显了建模偏心或中等质量黑洞双星对引力波背景贡献的重要性，以巩固利用原初引力波背景开展精确宇宙学的前景。