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暗响统计方法中的系统偏差及其对暗物质星系 H$_0$ 测量的影响

宇宙学与河外天体物理 2025-09-16 v2 高能天体物理现象

摘要

多信使宇宙学的兴起,标志着 GW170817 检测的出现,表明标准响是一种有价值的宇宙学探针。在缺乏电磁对应物识别的情况下,引力波通过暗响方法携带有关信息,其中源红移是使用潜在主机所在的星系目录估计的。然而,DS 分析可能受到星系目录不完整性的影响,这会在引力波探测极限处引入偏差,从而影响对宇宙参数的约束。我们聚焦于由 LVK 合作检测到的二进制黑洞 (BBH) 引力波,探讨测量 H0H_0 可能存在的系统偏差。这些偏差可能源于 (1) 由于光学望远镜灵敏度的亮度阈值导致的星系目录不完整,以及 (2) 对每个潜在主机采用错误加权方案。我们发现,当应用纠正后的加权方案到完整或体积限制的目录时,可获得无偏 H0H_0 估计。我们使用覆盖其每个 GW 检测 90% 局部概率的完整星系目录,采用恒星质量作为轨迹。我们的结果表明,样本中包含 100 个在 LVK O4 (O5) 灵敏度下检测到的 A90%A_{90\%}<10 deg2^2 且测量的亮度距离低于 1600 (2500) Mpc 的 BBH 事件,可提供对 H0H_0 的百分比级测量,精度为 3% (1%)。预计在 LVK O4 和 O5 灵敏度下分别约需 8 年和 3 年才能累积到此数量的检测。O5 配置相对于 O4-like 配置可将 H0H_0 不确定性降低 1.34 km/s/Mpc。若假设每个星系都有相等概率成为主机,则 H0H_0 精度约为 6%。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.18887,
  title  = {Systematic bias in dark siren statistical methods and its impact on Hubble constant measurement},
  author = {V. Alfradique and C. R. Bom and T. Castro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.18887},
  year   = {2025}
}

备注

v2: minor corrections; matches version to appear in PRD