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利用活动星系核中双黑洞并合引力波的标准汽笛宇宙学

宇宙学与河外天体物理 2024-09-20 v2 高能天体物理现象

摘要

具有电磁对应体的引力波(GW)探测使得通过标准汽笛方法首次测量哈勃常数 H0H_0 成为可能。当前约束表明,约 2030%20-30\% 的 LIGO/Virgo/KAGRA(LVK)双黑洞(BBH)并合可能发生在活动星系核(AGN)盘中。若干 BBH 并合与耀发 AGN 可能成协的论断表明,使用 BBH 与 AGN 的宇宙学分析或有前景。我们探索了一种标准汽笛分析,该方法考虑背景耀发 AGN 的存在,无需唯一的宿主星系识别,并将其应用于真实的 GW 模拟。根据引发耀发的 LVK BBH 所占比例,假设进行系统的 BBH 后随搜寻,我们预计在 LVK 设计(A+)灵敏度下,通过 23\sim 2-3 年或 160240\sim 160-240 个事件(1\sim 1 年或 500500 个事件)可将 H0H_0 限制在 67%\sim 6-7\%45%\sim 4-5\%)的精度内。我们还表明,在仅 1%\sim 1\% 的 BBH 引发可探测耀发的情形下,通过 240\sim 240 个事件可实现 7.5%7.5\%15%15\%H0H_0 精度。此外,借助完整的 AGN 星表与 1 年 LVK 运行,无需任何耀发识别,即可实现 527%\sim 5-27\% 的精度。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.01330,
  title  = {Standard Siren Cosmology with Gravitational Waves from Binary Black Hole Mergers in Active Galaxy Nuclei},
  author = {Clecio R. Bom and Antonella Palmese},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01330},
  year   = {2024}
}

备注

15 pages, 7 figures, 1 table, accepted by PRD