利用引力波与星系视向速度探测引力及结构增长

低红移速度场是探测宇宙结构增长与引力的独特探针。我们提议利用引力波（GW）探测的距离，结合宽场光谱巡天（如DESI、4MOST、TAIPAN）中其宿主星系的红移，来测量本地宇宙内的视向运动。此类测量有潜力通过确定引力增长指数$\gamma$来约束增长速率$f\sigma_8$并检验引力，补充其他视向速度测量的约束。我们发现，爱因斯坦望远镜（ET）将探测到的、具有对应对应体且红移$z\lesssim 0.2$的双中子星并合，在与DESI和TAIPAN的星系过密度结合后，将在运行10年后将$f\sigma_8$约束至约$3\%$精度。若可用更大规模的第三代GW探测器网络（例如包括宇宙探险者），则可在更短时间尺度内（3探测器网络约$5$年）达到相同约束。相同事件（加上其宿主红移的信息）可将$\gamma$约束至$\sigma_\gamma\lesssim 0.04$。该约束足够精确，可在$3\sigma$下区分广义相对论与其他流行引力模型。当与星系过密度结合时，该约束改善至$\sigma_\gamma\sim 0.02-0.03$。将星系视向速度与引力波探测相结合的宇宙学潜力，凸显了在未来十年对邻近引力波事件进行广泛光学至近红外后随观测或精细GW定位的必要性。