A dark standard siren measurement of the Hubble constant following LIGO/Virgo/KAGRA O4a and previous runs
本研究利用LIGO/Virgo/KAGRA O4a及以往运行的15个暗标准警笛引力波事件，结合星系目录与深度学习方法，将哈勃常数测量精度提升至约6%。
2024-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
A dark siren measurement of the Hubble constant using gravitational wave events from the first three LIGO/Virgo observing runs and DELVE
本文利用DELVE巡天数据对两个新引力波暗警报事件进行宿主星系红移统计推断，并结合GW170817及第三次观测运行的10个暗警报样本，显著提高了哈勃常数$H_0$的测量精度。
2023-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Precision cosmology and the stiff-amplified gravitational-wave background from inflation: NANOGrav, Advanced LIGO-Virgo and the Hubble tension
最近NANOGrav发现了一个共同的频谱过程，这可能是原始随机引力波背景（SGWB）强于标准暴胀+LCDM预测的证据。这样的SGWB将为背景宇宙贡献额外的辐射分量，这可能会影响其膨胀历史。因此，它可能有助于缓解目前的哈勃紧张，一个新的连接之间的引力波和宇宙学。我们证明了这一点，通过考虑宇宙模型，“标准通货膨胀+刚性放大”的情况下，与两个组件添加到LCDM模型：一个刚性组件（w=1）和原始SGWB。以前，我们表明，即使是标准的通货膨胀，SGWB可能是可检测的激光干涉仪探测的高频率，如果它是由一个可能的早期僵硬的时代后，再加热放大。然而，能够充分增强SGWB以引起显着逆反应的模型仍然必须保持测量良好的辐射物质平等性，这是精确宇宙学所要求的。为此，我们计算了SGWB和膨胀历史的完全耦合演化，采样参数空间（张量标量比，再加热温度和温度在刚性辐射平等）。然后，我们对NANOGrav结果和普朗克，大爆炸核合成和高级LIGO-Virgo的最新上限进行联合分析，以约束模型。由此产生的蓝色倾斜，刚性放大的SGWB仍然太小，无法解释NANOGrav的结果。然而，如果有一天，先进的LIGO-Virgo检测到SGWB，我们的模型可以在标准膨胀内解释它（而不需要初始的蓝色倾斜）。同时，该模型可以使当前的哈勃常数高z测量值与SH 0 ES的低z测量值（来自4.4 sigma）相差3.4 sigma以内，与H …
2021-10-13 astro-ph.CO gr-qc
Constraint on cosmological parameters by Hubble parameter from gravitational wave standard sirens of neutron star binary system
本文提出了一种利用光度距离各向异性和中子星（NS）双星系统的引力波（GW）分析测量哈勃参数的新方法。由于缺乏对GW的检测能力，该方法以前从未付诸实践。LIGO探测黑洞（BH）双星系统合并GW的成功，宣告了这种新方法的可能性。将该方法应用于AdvancedLIGO（Adv-LIGO）、Einstein Telescope（ET）和DECIGO等几个GW探测项目，发现Adv-LIGO和ET的$H(z)$精度较差，而DECIGO的$H(z)$精度较好。利用DECIGO提供的$H(z)$的误差信息，对每0.1个红移间隔的$H(z)$数据进行模拟，并将模拟数据用于宇宙学参数的预测。与现有的38个观测$H(z)$数据（OHD）相比，模拟数据对宇宙学参数的约束明显更严格，伴随而来的是更高的品质因数（FoM）。用DECIGO的标准警报器进行3年的观测，FoM值高达834.9。如果进行为期10年的观测，FoM可能达到2783.1。为了比较，38个实际观察到的$H(z)$数据的FoM为9.3。这些改进表明新方法在进一步的宇宙学约束中具有很大的潜力。
2017-03-23 astro-ph.CO
Cosmological forecasts from current observations of LIGO
我们使用模拟的引力波数据来探索宇宙的演化，根据激光干涉引力波天文台（LIGO）目前的观测。利用最先进的Markov Chain Monte Carlo技术对宇宙学基本参数、哈勃常数、现今物质密度参数和暗能量状态方程进行约束，发现LIGO需要约至少5年的数据积累，即约1000个事件，才能达到与普朗克结果相当的精度。我们还发现，在$2σ$置信水平下，从一个新的信息渠道得到的1000个模拟事例的哈勃常数约束值与Riess等人的直接局部观测结果比与普朗克合作组的间接全球观测结果更一致。引力波与电磁波信号的结合对于揭示宇宙的基本物理是非常有前景的。
2017-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A dynamical dark energy solution to Hubble-Lemaître tension in the light of the multimessenger era
我们表明，引力波测量提高了测量$H_0$与黑暗的警笛的机会，在2 $σ$，解决\hubble张力所需的精度。我们的结果有两个主要原因：（1）GWTC-1和GWTC-2对GW LIGO-Virgo瞬变星表的升级提高了它们的灵敏度，只有10%的污染分数，（2）新的暗警报应该有助于限制我们的动态EoS。与此同时，灵敏度升级和新的暗能量模型将有助于准确推断\hubble常数$H_0$，与$+14.0$ / $-7.0$的LIGO暗警报相比，$H_0$的$\pm 0.077$误差更好，这将进一步巩固暗警报在后期暗能量中的作用，以用于未来的精确宇宙学。
2021-12-13 astro-ph.CO gr-qc
A statistical standard siren measurement of the Hubble constant from the LIGO/Virgo gravitational wave compact object merger GW190814 and Dark Energy Survey galaxies
我们提出了一个测量的哈勃常数$H_0$使用的引力波（GW）事件GW 190814，这是由于合并的一个23 $M_\odot$黑洞与一个2.6 $M_\odot$紧凑的对象，作为一个标准警报。没有令人信服的电磁对应物已经确定了这一事件，因此我们的分析占数千个潜在的主机星系的统计框架内。红移信息是从暗能量巡天的光度红移（照片- $z$）星表中获得的。光度距离由LIGO/Virgo引力波星图提供。由于这个GW事件具有仅次于GW 170817的第二小局部体积，GW 190814很可能从单个标准警报器提供对宇宙学的最佳约束，而无需识别电磁对应物。我们的分析使用照片- $z$概率分布函数并校正照片- $z$偏差。我们也在这个更新的框架下重新分析了双星黑洞GW 170814。我们将探讨我们的研究结果如何影响GW 170817的$H_0$约束，GW 170817是唯一与一个独特的宿主星系相关的GW合并。从GW 190814、GW 170814和GW 170817的组合，我们的分析对于在$[20,140]~{\rm km~s^{-1}~Mpc^{-1}}$之间均匀的$H_0$中的先验产生$H_0 = 72.0^{+ 12}_{- 8.2 }~{\rm km~s^{-1}~Mpc^{-1}}$（68\%最高密度间隔，HDI）。通过$\sim 18\%$将GW 190814和GW 170814添加到GW…
2020-12-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Standard siren cosmology in the era of the 2.5-generation ground-based gravitational wave detectors: bright and dark sirens of LIGO Voyager and NEMO
本研究探讨了2.5代地基引力波探测器LIGO Voyager和NEMO利用明亮和暗标准警笛测量哈勃常数等宇宙学参数的潜力，发现结合两者可将测量精度提升至约1.4%，为解决哈勃张力提供广阔前景。
2024-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with LIGO/Virgo dark sirens: Hubble parameter and modified gravitational wave propagation
我们提出了一个详细的研究方法相关联的“黑暗警报”（紧凑的双星聚结没有电磁对应）与星系目录。我们提出了几个改进的当前最先进的，我们将它们应用到GWTC-2目录的LIGO/室女座引力波（GW）的探测，和GLADE星系目录，进行详细的研究的几个来源的系统误差，随着统计数据的预期增加，最终将成为主要的限制。我们提供了一个测量$H_0$从黑暗塞壬单独，发现作为最好的结果$H_0=67.3^{+27.6}_{-17.9}\,\,{\rm km}\, {\rm s}^{-1}\, {\rm Mpc}^{-1}$（$68\%$ c.l.）这是目前仅使用黑暗警报器获得的最严格的约束。结合黑暗的警报器和对应的GW 170817，我们发现了$H_0= 72.2^{+13.9}_{-7.5} \,{\rm km}\, {\rm s}^{-1}\, {\rm Mpc}^{-1}$。我们还研究了修改后的GW传播，这是一个吸烟枪的暗能量和修改的引力在宇宙学尺度上，我们表明，目前的观察黑暗的警报器已经开始提供有趣的限制。从单独的黑暗警报器，我们的最好的结果为参数$Ξ_0$，衡量偏离GR（与$Ξ_0=1$在GR）是$Ξ_0=2.1^{+3.2}_{-1.2}$。最后，我们讨论了修改GW传播的限制下，耀斑ZTF 19 abanrhr作为电磁对应的二元黑洞合并GW 190521，在这种情况下，我们最严格的结果是$Ξ_0…
2021-07-16 astro-ph.CO gr-qc
Cosmologically coupled compact objects: a single parameter model for LIGO--Virgo mass and redshift distributions
我们证明了一个单参数的路线再现更高质量的物体观察到的LIGO-室女座质量分布，只使用孤立的二进制恒星演化通道。这个单一的参数编码的宇宙质量增长的紧凑的恒星残骸，超过托尔曼奥本海默关闭限制。宇宙质量增长出现在已知的解决方案，广义相对论与宇宙边界条件。我们考虑的可能性的解决方案与宇宙学的边界条件，减少克尔的时间尺度短的哈勃时间相比。我们讨论这些解决方案的补充观测签名，可以确认或无效的天体物理相关性。
2021-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves from an early matter era
我们调查的引力波的产生，由于原始密度扰动的引力不稳定性，在早期的物质主导的时代，可以检测到的实验，如LIGO和LISA。我们利用相对论微扰理论给出了线性密度微扰产生的二阶张量扰动的解析估计。我们发现，大的增强因子相对于天真的二阶估计是可能的，由于子哈勃尺度上的密度扰动的增长。然而，非常大的增强因子与小尺度密度扰动线性理论的崩溃相吻合。为了产生一个原始的引力波背景，将与LIGO或LISA检测的密度扰动在线性制度需要原始的共动曲率扰动的小尺度上的0.02为先进的LIGO或0.005为LISA，否则数值计算的非线性演化的亚哈勃尺度上是必需的。
2009-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with Love: Measuring the Hubble constant using neutron star universal relations
引力波宇宙学始于2017年，当时观测到两颗中子星合并时发射的引力波，以及随后对电磁辐射的同步观测。虽然只有一个$30\%$测量的哈勃常数实现，未来的观测可能会产生更精确的测量，无论是通过其他符合事件或通过交叉相关的引力波事件与星系目录。在这里，我们实现了一种新的方法来测量哈勃常数没有电磁对应物，并通过使用的二元洛夫关系。这些关系以状态方程不敏感的方式支配着中子星的潮汐形变。重要的是，洛夫关系依赖于源坐标系中双星的分量质量。由于引力波的相位和振幅取决于观测者坐标系中的啁啾质量（因此也就是红移），原则上可以将二元洛夫关系与引力波数据结合起来直接测量红移，从而推断出哈勃常数的值。我们实现这种方法在真实和合成数据通过贝叶斯参数估计研究在一系列的观察方案。我们发现，对于LIGO/Virgo/KAGRA设计灵敏度的时代，这种方法的结果在一个类似的测量精度的哈勃常数，目前的天，暗警报测量。对于第三代探测器，当结合来自LIGO旅行者时代的二元中子星事件的测量时，这种精度提高到$\lesssim 10\%$，并在宇宙探测器时代提高到$\lesssim 2\%$。
2021-10-15 astro-ph.CO gr-qc
Cross-correlating dark sirens and galaxies: constraints on $H_0$ from GWTC-3 of LIGO-Virgo-KAGRA
该研究通过交叉关联暗 sirens 与星系巡天数据并结合亮 sirens 事件，测得哈勃常数 $H_0=75.4_{-6}^{+11}$ km/s/Mpc，但暗 sirens 约束统计不显著，未来更多事件将改进约束。
2024-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Fast and Precise Spectral Analysis for Dark Matter Searches with LIGO
提出一种结合计算机音乐分析的对数谱估计方法，用于LIGO暗物质搜索，在计算效率不增加的前提下，实现频率范围内15%的性能提升。
2025-03-05 astro-ph.CO gr-qc
Mapping the Universe Expansion: Enabling percent-level measurements of the Hubble Constant with a single binary neutron-star merger detection
对中子星合并双星GW 170817的引力波和电磁信号的联合观测，使得能够对哈勃常数$H_0$进行新的独立测量，尽管在1 $σ$时的不确定性约为15%。利用未来探测器网络对类似源进行观测，将能够对$H_0$进行更精确的测量。然而，这些，目前在很大程度上受到引力波信号中的亮度距离和源的倾斜度之间的固有简并性的限制。我们表明，在引力波的高阶模式可以用来打破这种退化的天体物理参数估计的螺旋和合并后阶段的中子星合并。我们表明，在类似的距离GW 170817的系统，这种方法使$H_0$的单次检测的水平测量。这将允许以前所未有的精度研究$H_0$的时间变化和空间各向异性。我们研究了不同的网络配置如何影响$H_0$的测量，并讨论了所提出的2.5和第三代引力波探测器的科学驱动程序方面的影响。最后，我们表明，与这些未来的天文台测量的$H_0$的精度将仅限于电磁同行的红移测量。
2021-05-08 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational-Wave Fringes at LIGO: Detecting Compact Dark Matter by Gravitational Lensing
利用引力波（GW）透镜为理解宇宙的小尺度结构开辟了一条新途径。我们发现，尽管它的粗角分辨率和短的观测时间，LIGO可以检测到的GW透镜引起的紧凑的结构，特别是紧凑的暗物质（DM）或原始黑洞的$10 - 10^5 \, M_\odot$，这仍然是有趣的DM候选人。通过GW频率啁啾来检测透镜效应，产生透镜效应模式的自然和快速变化：GW波形的\emph{frequency-dependent amplification and modulation}。作为一个最高频率的GW探测器，LIGO是一个独特的GW实验室，以探测这种轻紧凑的DM。凭借先进LIGO的设计灵敏度，三个探测器的一年观测可以乐观地将紧凑DM密度分数$f_{\rm DM}$限制在百分之几的水平。
2019-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the abundance of primordial black holes with gravitational lensing of gravitational waves at LIGO frequencies
受到引力透镜作用的双黑洞发出的引力波会被视线上的小微透镜扭曲。具有几十个太阳质量的质量并且接近透镜平面中的临界曲线的微透镜可以引入几毫秒的时间延迟。这样的时间延迟将导致引力波中独特的干涉图案，可以用目前的实验（如LIGO/Virgo）测量。我们认为，作为微透镜的原始黑洞与5和50太阳质量之间的质量的特殊情况。我们研究了构成暗物质的一部分的原始黑洞的人口的影响，并包含在一个宏观透镜（星系或集群），在引力波，被透镜的宏观透镜加微透镜的组合效应。我们发现，在所观察到的GW事件的典型放大率，在紧凑的微透镜，如原始黑洞的形式，暗物质的分数，可以被限制到百分之一的水平。类似地，如果一小部分暗物质以几十个太阳质量的微透镜的形式存在，在足够大的放大倍数下，所有的引力波都将显示出干涉效应。这些效应可能会对推断的参数产生影响。该效应对于具有负奇偶性的宏图像更重要，其通常在具有正奇偶性的宏图像之后到达。
2019-11-13 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
LIGO/Virgo black holes and dark matter: The effect of spatial clustering
我们讨论了在LIGO质量范围内确定二元黑洞合并率的聚类效应。而对于泊松初始分布，并假设孤立的双星，允许的原始黑洞（PBH）的比例暗物质（DM）是百分之几，我们表明，如果PBH是集群，这个约束可以放松。更确切地说，我们表明，对于大集群的合并率可以下降，PBH的分数增加，引入退化的理论参数与给定的合并率相一致，并允许所有的DM的形式的恒星质量PBH。然而，这种简并可以通过观察合并率随红移的演化来打破。对于一个简单的聚类模型，我们认为，LIGO投影的灵敏度可以解开，通过观察随机背景的引力波，不同的集群分布具有相同的合并率。
2020-12-14 astro-ph.CO gr-qc
Dark Sirens to Resolve the Hubble-Lemaître Tension
计划中的LIGO和Virgo设施的灵敏度升级可以唯一地识别暗警报器的宿主星系-没有任何电磁对应物的紧凑二元聚结-在z = 0.1的红移范围内。这得益于引力波信号中存在的高阶球谐模式，这也改善了距离估计。结合起来，灵敏度升级和更高的模式将有助于准确，独立测量宿主星系的红移，以及从引力波观测到的光度距离，以推断哈勃-勒梅特常数H 0在五年内优于百分之几。可能的旅行者升级或第三代设施将进一步巩固黑暗警报器在未来精确宇宙学中的作用。
2020-12-22 astro-ph.CO gr-qc
Dependence of peculiar velocity on the host properties of the gravitational wave sources and its impact on the measurement of Hubble constant
本研究发现宿主星系特殊速度与其恒星质量相关且随红移演化，导致利用双中子星等标准警笛测量哈勃常数时精度产生显著变化，该影响也适用于Ia型超新星。
2023-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Mapping the cosmic expansion history from LIGO-Virgo-KAGRA in synergy with DESI and SPHEREx
从由\texttt{LIGO-Virgo-KAGRA}（\texttt{LVK}）探测器网络探测到的红移未知引力波（GW）源（暗GW源）测量宇宙的膨胀历史取决于与星系巡天的协同作用，这些星系巡天在广泛的红移范围内具有准确的红移测量，大的天空覆盖范围，以及较暗星系的可探测性。在这项工作中，我们探讨了LVK与光谱星系巡天，如\texttt{DESI}和\texttt{SPHEREx}测量宇宙学参数，这是与宇宙膨胀历史和GW的偏差参数可能的协同作用。利用暗GW源与分光星系样品之间的三维空间互相关，在$50\%$占空比为5年的观测时间内，可以分别从\texttt{LVK+DESI}和\texttt{LVK+SPHEREx}测量出$2\%$和$1.5\%$精度的哈勃常数值。类似地，可以分别以大约$10\%$和$8\%$的精度从\texttt{LVK+DESI}和\texttt{LVK+SPHEREx}测量暗能量状态方程。我们发现，由于\texttt{SPHEREx}比\texttt{DESI}的大的天空覆盖范围，在约束宇宙学参数的性能从前者比后者更好。通过将\texttt{Euclid}与\texttt{DESI}和\texttt{SPHEREx}结合起来，从高红移源（$z\geq 0.9$）获得的宇宙学参数的可测量性有可能获得边际增益。
2022-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmography with gravitational waves I: Taylor expansion in the low-redshift regime
Observatório Nacional（国家天文台）；Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦农村大学）
本文研究了当前及下一代引力波探测器利用电磁明亮标准 sirens 约束宇宙学参数的能力，发现DECIGO在H_0、q_0和j_0的测量精度上优于其他探测器。
2026-09-24 astro-ph.CO gr-qc
The constraint ability of Hubble parameter by gravitational wave standard sirens on cosmological parameters
本文提出了一种利用中子星（NS）双星系统的引力波（GW）标准塞壬的光度距离各向异性（$H(z)$）测量哈勃参数的新方法。由于缺乏对GW的检测能力，该方法至今尚未付诸实践。然而，LIGO探测黑洞（BH）双星系统合并GW的成功，宣告了这种新方法的潜在可能性。我们将该方法应用于几个GW探测项目，包括先进LIGO（aLIGO）、爱因斯坦望远镜（ET）和DECIGO，并评估了它对$H(z)$宇宙学参数的约束能力。结果表明，aLIGO和ET的$H(z)$精度较差，而DECIGO的$H(z)$精度较好。利用DECIGO软件对$H(z)$的误差信息，对每0.1个红移间隔的$H(z)$数据进行模拟，并将模拟数据用于宇宙学参数的预测。与以往的数据和方法相比，模拟数据对宇宙学参数的约束明显更严格，同时也得到了更高的优值图（FoM，$2σ$置信区间所包围面积的倒数）。用DECIGO的标准警报器进行3年的观测，FoM值高达170.82。如果进行10年的观测，FoM可能达到569.42。为了进行比较，38个实际观察到的$H(z)$数据（OHD）的FoM为9.3。我们还研究了波动宇宙，这表明了宇宙学参数的约束的一个可比的改进。这些改进表明新方法在进一步的宇宙学约束中具有很大的潜力。
2019-10-23 astro-ph.CO
Stellar binary black holes in the LISA band: a new class of standard sirens
最近先进的LIGO探测到的合并黑洞二进制（BHB）意味着大量的这样的系统发射在毫赫兹的频率，可访问的激光干涉仪空间天线（LISA）。我们表明，这些系统提供了一类新的宇宙学标准警报器。直接LISA光度距离-$D_l$-测量，结合可能的宿主星系的不均匀红移-$z$-分布，提供了一种有效的方法来填充$z<0.1$的$D_l-z$图，从而允许精确的哈勃膨胀率的局部测量。为了有效，该方法需要足够精确的LISA距离确定和相当数量的BHB的天空定位，这对于6链路检测器配置是最好实现的。我们发现，对于BHB人口与目前的基准LIGO率一致，哈勃常数$H_0$可以确定在$\sim$ 5%和$\sim$ 2%的水平（68%的置信度），假设两个和五个百万公里的臂长分别。
2017-03-03 astro-ph.CO gr-qc
Percent-Level Test of Isotropic Expansion Using Type Ia Supernovae
我们提出并实现了一种新的，强大的，和非参数的宇宙膨胀的统计各向同性的测试，并将其应用到大约一千Ia型超新星的万神殿样本。我们计算超新星星等残差的角聚类，并将其与各向同性假设下预期的噪声进行比较。我们还测试了系统性影响，并证明其影响可以忽略不计，或者已经在我们的程序中考虑。我们表示我们的限制作为上限的均方根空间变化的哈勃参数在晚些时候。对于用高斯平滑的天空，fwhm=60度，在99.7%的置信度下，哈勃参数的均方根空间变化小于1%。
2019-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Hubble constant estimation with dark standard sirens and galaxy cluster catalogues
本文利用星系团星表为引力波暗标准汽笛提供红移支持，通过调整gwcosmo流程并结合GWTC-3双黑洞数据，测得哈勃常数精度较传统方法提升10%至38%，为未来精确宇宙学测量奠定基础。
2025-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Summary of cosmology with gravitational waves from compact binary coalescences
GW 170817与它的光学对应物重合，导致了第一个独立于宇宙学距离阶梯的哈勃常数的“标准塞壬”测量。舒茨的“统计”方法，预计在没有唯一确定的主机工作，也开始带来其第一次估计。在这项工作中，我们报告的哈勃常数的引力波测量的当前结果，并讨论了在即将到来的运行的高级LIGO-Virgo探测器网络的观测前景。
2019-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Determining the Hubble constant from gravitational wave observations of merging compact binaries
最近的观测已经积累了令人信服的证据，一些短伽马射线暴（SGRB）与合并的中子星（NS）双星。这将表明SGRB事件与引力波（GW）信号相关联，该信号对应于致密双星的最后螺旋。此外，NS双星合并产生的元素的放射性衰变可能导致在光学和红外线上可见的瞬态，峰值亮度在小时-天的时间尺度上。同时观测内旋引力波和电磁波段的特征，可以使我们直接独立地确定双星的光度距离和红移。这些标准塞壬（GW模拟标准烛光）有可能提供对低红移哈勃流的精确测量。此外，这些系统是绝对由广义相对论校准的，因此不经历传统标准烛光中发现的相同的天体物理系统学，测量也不依赖于距离阶梯。我们发现，15个可观察到的GW和EM事件应该允许哈勃常数使用包括先进的LIGO和Virgo的探测器网络以5%的精度进行测量。测量30个波束GW-SGRB事件可以将H_0约束到优于1%。当与标准高斯似然分析比较时，我们发现每个事件在H_0中的非高斯后验有助于减少NS个二进制合并系综在H_0中的总体测量误差。
2013-07-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Unbiased Hubble constant estimation from binary neutron star mergers
引力波（GW）观测的中子星（BNS）合并可以用来测量光度距离，因此，当结合估计合并的主机红移，推断哈勃常数，$H_0$。然而，这些观测结果受到GW测量噪声，主机红移和特殊速度的不确定性的影响，并可能受到选择效应和宇宙学模型或BNS人口的错误指定的偏见。估计$H_0$从样本的BNS合并与光学同行在这里进行测试，通过使用的GW应变，捕获数据驱动的事件选择和距离倾斜退化的现象学模型，同时足够简单，以方便大量的模拟。一个严格的贝叶斯方法来分析从这样的模拟BNS合并样本的数据，产生的结果是无偏的，有适当的不确定性，并具有鲁棒性的模型误指定。将这种方法应用于$N \simeq 50$ BNS合并事件的样本，正如LIGO+Virgo在下一个$\sim 5$年可能产生的那样，应该会产生可靠而准确的哈勃常数估计，精确到$\sim 2$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$的水平，足以可靠地解决当前$H_0$的局部和宇宙学测量之间的紧张关系。
2019-10-07 astro-ph.CO
A look at the Hubble speed from first principles
我们介绍了一种新的方法来测量$H_0$从一个独立的几何数据集的组合，既不需要校准，也没有选择的宇宙学模型。我们建立在{ \it距离对偶关系}的基础上，该关系将光度和角直径距离的比率设置为具有标准光子传播的任何引力度规理论的红移的固定标度，并构成描述我们宇宙的任何理论的基础。我们的方法提供了前所未有的可能性，确定$H_0$从第一原则，释放测量这个基本常数从校准和假设的宇宙学模型。我们在$68\%$ C. L.处发现了$H_0=69.5 \pm 1.7$ km/s/Mpc。表明哈勃常数可以在最小假设下被限制在百分比水平。
2022-06-17 astro-ph.CO
Constraining the Hubble Constant using Cross-Correlation of Gravitational Wave Events with Flux-Limited Galaxy Catalog
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（宇宙射线研究所，东京大学）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（天文与天体物理跨大学中心）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo（汤川秀树物理数学宇宙研究所（WPI），东京大学）
本文提出一种新的贝叶斯方法，利用引力波事件与光限制星系目录的三维交叉相关性来测量哈勃常数，通过模拟数据展示该方法能将哈勃常数的限制精度提高至约9%。
2025-10-25 astro-ph.CO gr-qc
Hubble parameter estimation via dark sirens with the LISA-Taiji network
哈勃参数是现代宇宙学的核心参数之一，它描述了宇宙目前的膨胀率。从晚期观测中推断出的它们的值系统地比从早期测量中推断出的值高约$10\%$。为了得出一个可靠的结论，具有百分比水平准确度的独立探针至关重要。来自致密双星合并事件的引力波可以用标准的塞壬方法来表示，以提供独立的哈勃参数测量。未来的星载引力波观测网络，如LISA-Taiji网络，将能够以前所未有的精度测量毫赫兹波段的引力波信号。通过包括几个统计和仪器噪声，我们表明，在5年的操作时间内，LISA-Taiji网络能够约束哈勃参数$1\%$精度，并可能击败散射下降到$0.5\%$甚至更好。
2021-06-01 astro-ph.CO
The variance of the locally measured Hubble parameter explained with different estimators
我们研究的哈勃常数，$H_0$，无论是在线性微扰理论计算或使用非线性速度功率谱来自$N$体模拟测量的预期方差。我们比较的方差与通过进行模拟观测的N体模拟，并表明，通常用于局部哈勃常数的估计在基于微扰理论的研究是不同的，从一个基于N体模拟的研究中使用的。后者给予远距离源更大的权重，这解释了为什么基于N体模拟的研究往往比基于功率谱的研究获得更小的方差。虽然这两种方法导致的方差太小，无法解释从CMB测量的$H_0$的值和在本地宇宙中测量的值之间的差异，这些考虑是重要的，在本地宇宙中的哈勃常数的百分比确定。
2017-03-24 astro-ph.CO
Gravitational-Wave Detector Networks: Standard Sirens on Cosmology and Modified Gravity Theory
基于未来的引力波（GW）探测器网络，构建了标准塞壬（StS）星表，第二代地基先进LIGO+先进Virgo+KAGRA+LIGO-India（HLVKI），第三代地基爱因斯坦望远镜+两个宇宙探测器（ET+2CE），以及天基LISA+太极。从每个网络的相应电磁（EM）对应探测器中，我们从概率中抽取联合GW+EM探测，以构建HLVKI 10年探测，ET+2CE 5年探测和LISA+Taiji 5年探测的标准警报器的哈勃图，我们估计这些探测器将在21世纪30年代可用并发布。因此，我们从这些地面和空间探测器网络构建了一个组合的哈勃图，以探索我们宇宙从红移0到7的膨胀历史。本文对GW标准塞壬的星表和哈勃图以及它们在21世纪30年代研究宇宙学和修正引力理论方面的潜力作了保守而现实的估计。我们采用两种预测策略。一种是传统的模型拟合马尔可夫链蒙特卡罗方法（MCMC）。结果表明，组合StS可以将哈勃常数约束在$0.34\%$的精度水平上，比目前最精确的测量方法\textit{Planck} +BAO+Pantheon的精度高1.76倍。联合StS与当前的EM实验将改善宇宙学参数的约束显着。修正的重力理论可以用来自GW传播的$0.46\%$误差来约束。在第二种策略中，我们使用机器学习非参数重建技术，即，高斯过程（GP）与人工神经网络（ANN）作为比较。GP重建可以给出与MCMC相当的结果。我们期待着更多…
2021-05-17 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Gravitational waves from super-Hubble bubbles
Abdus Salam Centre for Theoretical Physics, Imperial College London（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理中心，伦敦帝国理工学院）；Theoretical Physics Department, CERN（欧洲核子研究组织理论物理部）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·皮尔斯理论物理中心）；Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, Université PSL（巴黎高等师范学院物理实验室，PSL大学）
研究宇宙学一阶相变中暴胀后超哈勃气泡碰撞产生的引力波，发现其峰值频率可能低于兆赫兹，振幅增强，有望处于LIGO、NANOGrav、LISA等实验的可观测范围内，通过简单模型予以证明。
2026-07-28 astro-ph.CO hep-th
Does non-stationary noise in LIGO and Virgo affect the estimation of $H_0$?
引力波观测的双星中子星合并和他们的电磁对应提供了一个独立的测量哈勃常数，$H_0$，通过标准的警报方法。当前确定$H_0$的方法，例如早期宇宙的测量和局部距离阶梯，相互矛盾。如果引力波要打破这种张力，就需要彻底理解引力波观测的系统不确定性。为了准确估计LIGO和Virgo测量的引力波信号的特性，我们需要了解探测器噪声的特性。探测器数据中的非高斯瞬态和仪器中的快速变化（称为非平稳噪声）都可能给推断结果增加系统不确定性。我们调查如何非平稳噪声影响的源的亮度距离的估计，因此$H_0$。使用200个模拟的双星中子星信号，我们表明，非平稳噪声可以偏差的光度距离的估计高达2.4%。然而，只有$\sim$ 15\%的双中子星信号在合并时受到非平稳噪声的影响，其水平与LIGO-Virgo第三次观测运行的前半部分相似。比较预期的偏差，其他系统的不确定性，我们认为，在当前一代的探测器的非平稳噪声将不会是一个限制因素，在解决$H_0$上的紧张局势，使用标准的警笛。尽管如此，评估引力波数据的非平稳性对于获得$H_0$的准确估计至关重要。
2022-09-01 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Measuring the Hubble constant with black sirens
我们研究了最近提出的一种测量哈勃常数的方法，从引力波探测的二元黑洞合并没有电磁对应。在没有直接红移测量的情况下，哈勃-勒梅特定律左边的缺失信息由源的红移分布的统计知识提供。我们假设红移中的源分布依赖于未知的超参数，模拟我们对天体物理学二元黑洞分布的无知。有了数万个这样的“黑色警报器”--第三代探测器爱因斯坦望远镜和宇宙探测器的现实数字--就可以获得哈勃参数值在百分比水平上的观测约束。这种方法的优点是不依赖于电磁对应物，电磁对应物伴随着引力波探测的一小部分，也不依赖于通常不可用或不完整的星系目录。
2022-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the Hubble constant: Gravitational wave observations meet galaxy clustering
我们展示了如何在引力波观测与地面干涉仪测量的距离可以用来约束红移距离的关系，从而测量的哈勃常数（$H_0$）的二元黑洞。对恒星质量双黑洞的引力波观测预计不会伴随任何电磁事件，这可能有助于评估它们的红移。我们利用光学星表得到了星系在红移中的分布，从而弥补了这一不足。假设双星的聚集与星系的聚集相关，我们建议使用这种相关性来测量$H_0$。我们表明，将这种方法应用于从包括至少三个检测器的第二代网络获得的模拟数据，例如，先进的LIGO -先进的处女座网络，可以测量$H_0$与$\sim$ 8%的准确度与检测的参考人口的25个双星，每个黑洞的质量为10 $M_\odot$。正如预期的那样，使用像爱因斯坦望远镜（ET）这样的第三代探测器，可以更准确地测量距离和更大的深度，人们可以获得更好的$H_0$估计值。具体而言，我们表明，25个观察，ET可以约束$H_0$的准确性为$\sim$ 7%。这种方法也可以用来估计其他宇宙学参数，如物质密度$Ω_m$和暗能量状态方程。
2018-07-04 astro-ph.CO
Incompleteness Matters Not: Inference of $H_0$ from BBH-galaxy cross-correlations
我们展示了引力波标准塞壬和已知红移的星系之间的角聚类如何允许哈勃常数的推断，无论这些塞壬的宿主星系是否存在于星系目录中。我们证明了这一点，第一次与现实的模拟引力波信号从二进制黑洞在一个三探测器网络与先进的LIGO和先进的处女座灵敏度。我们表明，有了这样的网络，互相关技术可以用来推断哈勃参数的精度小于10%（2%），在90%的置信度与50（500）源，甚至与100%不完整的目录，其中不包含任何引力波事件的主机。我们比较我们的方法与当前国家的最先进的技术用于从实际数据的哈勃参数的推断。我们认为，如果聚类信息不显式使用，$H_0$从真实数据的推断，预计将是优先主导的。
2020-10-15 astro-ph.CO
Measuring the Hubble constant with neutron star black hole mergers
对GW 170817的探测和对它的宿主星系的识别，使得人们能够对哈勃常数进行第一次标准的塞壬测量，其不确定度为$\sim 14\%$。随着更多的中子星探测和红移测量的进行，不确定性将缩小。联合探测的数量和每个事件的光度距离的不确定性将是主要因素。中子星黑洞合并也是先进的LIGO和Virgo的有希望的来源。如果黑洞自旋引起轨道平面的进动，光度距离和轨道倾角之间的简并性被打破，导致更好的距离测量。此外，由于质量较大，中子星黑洞源可以在更远的距离观察到。中子星黑洞也可以发射电磁辐射：根据黑洞的自旋和质量比，中子星可以被潮汐破坏，导致电磁辐射。我们量化的距离不确定性的黑洞的质量，自旋和方向的范围很广，并发现1- $σ$统计不确定性可以达到$\sim 10$的一个因素，优于一个非旋转的二进制中子星合并具有相同的信噪比。更好的距离测量，更大的引力波可探测体积，和潜在的明亮的电磁辐射，意味着旋转的黑洞中子星双星可以是最佳的标准警报源，只要它们的天体物理速率大于$O(10)$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$，一个值允许当前的天体物理约束。
2018-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring the Hubble constant with kilonovae using the Expanding Photosphere Method
本研究提出将膨胀光球法变体应用于千新星以独立测量中子星并合事件距离，通过AT2017gfo验证得到更高精度的光度距离与哈勃常数，并估算未来观测可实现1%精度的宇宙学约束。
2023-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Can high-redshift Hubble diagrams rule out the standard model of cosmology in the context of cosmographic method?
利用基于宇宙学标准模型生成的Ia型超新星和类星体哈勃图的模拟数据，并采用基于马尔可夫链蒙特卡罗算法的最小二乘法，我们首先在从Taylor $4^{th}$和$5^{th}$阶展开和Pade（2，2）和（3，2）多项式的哈勃参数。然后在宇宙学方法的框架下重建距离模量，并计算宇宙学方法的距离模量与标准模型的距离模量之间的百分比差异。当使用Pade近似时，百分比差异最小化，这意味着Pade宇宙学方法即使在高红移下也足够适合于重建距离模量。在下一步中，利用两组低红移组合的SNIa、类星体、伽玛射线暴的哈勃图和重子声学振荡的观测资料，（SNIa+类星体+伽玛暴+BAO）包含$0.01<z<2.26$的红移范围和高红移组合（SNIa+类星体+伽玛暴），对Pade宇宙学和标准模型的宇宙学参数进行了观测约束。我们的分析表明，帕德宇宙学方法没有揭示任何宇宙学之间的紧张关系的标准模型和观测数据。我们也证实了这一结果，使用统计AIC标准。最后，将宇宙学方法应用于红移面元数据，发现从$s_0$参数中提取的$Ω_{m0}$值比$q_0$参数和Planck- $Λ$ CDM值大。
2022-12-08 astro-ph.CO gr-qc
Black Hole Coagulation: Modeling Hierarchical Mergers in Black Hole Populations
来自LIGO和Virgo探测器的数据证实，恒星质量的黑洞可以在哈勃望远镜的时间内合并，留下巨大的残留黑洞。在某些天体物理环境中，如球状星团和活动星系核盘，这些残余物可能会参与进一步的致密天体合并，产生一群分层形成的黑洞。在这项工作中，我们提出了一个参数化的框架来描述人口的二进制黑洞合并，而自洽占层次合并。该框架将黑洞视为一个盒子中的粒子，可以根据有效截面进行碰撞，但允许更详细的天体物理模拟输入。我们的方法是相关的任何人口是由第二代或更高的黑洞，如原始的黑洞或密集的集群环境。我们描述了这个通用模型的一些可能的输入及其对黑洞合并种群的影响，并使用该模型对LIGO和Virgo的前两次观测运行中的黑洞目录进行贝叶斯推断。我们发现，具有高比率的分层合并模型是不受欢迎的，与以前的人口分析一致。未来的引力波事件将进一步限制这种通用的分层合并模型的输入，从而使我们能够更深入地研究二元黑洞的形成环境。
2020-04-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Gravitational-Wave Spectrum from Cosmological First-Order Phase Transitions Using Data from LIGO-Virgo First Three Observing Runs
本研究利用 Advanced LIGO 和 Advanced Virgo 前三次观测数据搜寻一阶相变引力波信号，未发现存在证据，并针对四种理论谱形状给出了能谱振幅及相关相变参数在不同置信水平下的上限。
2022-03-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The effect of interacting dark energy on local measurements of the Hubble constant
在目前的宇宙学状态下，宇宙学参数的测量精度达到了百分之十，因此必须高精度地了解所有误差来源。本文给出了后发座星系团距离尺度上哈勃常数的局部变化的研究结果，并检验了对引力不稳定性理论所预言的特殊速度的修正的有效性。这项研究是基于N体模拟，并包括具有暗能量和暗物质之间的耦合模型，以及两个$Λ$ CDM模拟与不同的值$σ_8$。结果发现，在本地流的方差是显着较大的耦合模式，这增加了在这些情况下的哈勃常数的本地测量的不确定性。通过比较不同模拟的结果，发现大部分的影响是由耦合宇宙学中较高的$σ_8$值引起的，尽管这不能解释所有额外的方差。考虑到当今宇宙中哈勃常数的不同估计之间的差异，我们应该意识到导致更大宇宙差异的宇宙学模型。
2016-05-25 astro-ph.CO
Determining the Hubble Constant through Cross-Correlation of Galaxies and Gravitational Waves
本研究通过星系与引力波暗汽笛的层析交叉关联，定量评估了测量哈勃常数的精度，发现其受限于引力波数据的质量与数量，需小距离误差、大量事件及精确天空定位以实现百分比级约束。
2025-10-22 astro-ph.CO
A crack in the track of the Hubble Constant
自从20世纪20年代埃德温·哈勃第一次测量宇宙膨胀以来，测量宇宙在给定时间膨胀的速率--“哈勃常数”--一直是一个有争议的话题。早在20世纪70年代，Sandage et de Vaucouleurs就一直在争论这种测量的适当方法。天文学家是否应该只关注他们最好的指标，例如，造父变星，并根据一个独特的物体尽可能提高这种测量的精度？或者他们应该“分散风险”，即，在对其结果求平均值之前将指标和方法相乘？就像目前为捍卫“哈勃危机”的存在而争论的那样，在几个不确定的指标上达成一个强有力的协议比一个单一的百分之一的精度测量更能说明问题吗？我认为，这种争议源于对管理与这种实验测量相关的不确定性的误解。天体物理测量，如测量哈勃常数，需要一种既能减少已知不确定性又能跟踪未知的未知量的方法。基于从所谓的哈勃危机中吸取的教训，我草拟了一个方法指南，用于识别，量化和减少天体物理测量中的不确定性，希望这样的指南不仅有助于重新构建当前的哈勃紧张局势，而且可以作为天体物理学家，天文学家和哲学家之间未来富有成效的讨论的起点。
2022-10-18 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/VIRGO GW170817. III. Optical and UV Spectra of a Blue Kilonova From Fast Polar Ejecta
我们目前的光学和紫外光谱的第一个电磁对应的引力波（GW）源，二中子星合并GW 170817。在合并后1.5至9.5天之间，使用SOAR和麦哲伦望远镜每晚获得光谱;紫外光谱在5.5天时使用\textit{Hubble Space Telescope}获得。我们的数据揭示了一个快速褪色的蓝色成分（$T\approx5500$ K在1.5天），迅速变红;光谱晚于$\gtrsim 4.5$天超出光学制度的峰值。光谱大多是无特征的，虽然我们确定了一个可能的弱发射线在$\sim 7900$在$t\lesssim 4.5$天。其颜色、快速演化和无特征的光谱与来自极地喷出物的“蓝色”千诺娃一致，主要由原子质量数为$A\lesssim 140$的轻$r$过程核组成。这表明视线在眶轴的$θ_{\rm obs}\lesssim 45^{\circ}$范围内。与模型的比较表明，蓝色喷出物的$\sim0.03$ M $_\odot$，速度为$\sim 0.3c$。所需的镧系元素部分是$\sim 10^{-4}$，但在最外面的喷出物中下降到$<10^{-5}$。大的速度指向一个动力学的起源，而不是盘风，对于这个蓝色的分量，这表明这两个双星组成是中子星（而不是由中子星和黑洞组成的双星）。对于动态喷出物，高质量有利于一个小的中子星半径$\lesssim 12$公里。这个质量也支持了中子星合并是$r$过程核合成的主…
2017-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
A Measurement of the Hubble Constant using Gravitational Waves from the Binary Merger GW190814
本文对Bernard F. 1986年，Shutz仅使用引力波从GW 190814中推断出哈勃常数（$\text{H}_0$），GW 190814是激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪探测到的第一个高概率中子星-黑洞（NS-BH）合并候选者。我们应用这种方法的基线测试的双星（BNS）合并GW 170817和发现$\text{H}_0 = 70^{+35.0}_{-18.0}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$（最大{ \it后验}和68.3%的最高密度后验间隔）的星系$B$带光度阈值$L_B \geq 0.001 L_B^*$与目录不完整的校正。重复GW 190814的计算，我们分别得到$L_B \geq 0.001 L_B^*$和$L_B \geq 0.626 L_B^*$的$\text{H}_0 = 67^{+41.0}_{-26.0}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$和$\text{H}_0 = 71^{+34.0}_{-30.0}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。结合后验的两个事件产生$\text{H}_0 = 70^{+29.0}_{-18.0}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$，证明了改进的约束时，使用多个引力波事件。我们还证实了采用这种方法的其他作品的结果，表明增加$L_B$阈值增强了…
2020-09-08 astro-ph.CO
Inferring cosmology from gravitational waves using non-parametric detector-frame mass distribution
本文扩展 spectral-siren 方法，提出用非参数模型重构探测器坐标系质量分布，以模拟数据和70起双黑洞并合事件推断 ΛCDM 宇宙学参数。
2025-01-09 astro-ph.CO gr-qc
Non-Parametric Reconstruction of the Hubble Parameter from the Fourth Gravitational Wave Transient Catalog and DESI Baryonic Acoustic Oscillations
本研究首次基于GWTC-4.0的137个暗汽笛事件，结合BAO锚点与样条非参数建模重建哈勃参数，明确了引力波数据的最优约束区间与模型假设的影响。
2025-11-14 astro-ph.CO gr-qc
Cosmography with Standard Sirens from the Einstein Telescope
我们讨论了第三代引力波探测器的权力，以约束宇宙学参数的情况下，电磁明亮的标准警笛专注于爱因斯坦望远镜的具体情况。分析了红移源分布、探测次数和光度距离观测误差对第一宇宙学参数推断的影响，指出在几百次探测的情况下，哈勃常数可以在百分之几的水平上恢复，而减速参数可以在百分之几的水平上恢复，两者的偏差都可以忽略不计。
2022-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Bayesian framework to infer the Hubble constant from the cross-correlation of individual gravitational wave events with galaxies
本研究提出一种新颖的贝叶斯方法，通过测量位形空间中单个双黑洞并合事件周围星系的超密度并利用3D交叉相关推断哈勃常数，模拟显示该方法能以约8%的精度约束哈勃常数。
2025-03-07 astro-ph.CO gr-qc
The resilience of the Etherington-Hubble relation
埃瑟林顿倒易定理（英语：Etherington Reciprocal Theorem），或称距离对偶关系（DDR），在任何引力度规理论中，光子是无质量的，并在零测地线上传播，它与宇宙距离的相互缩放有关。在本文中，我们利用DDR建立一个一致性检查的基础上，其退化与哈勃常数，$H_0$。我们使用$η(z) = 1+ εz$形式对DDR进行参数化，因此只允许与其标准值有很小的偏差。我们使用一个组合的后期观测数据，以提供第一个联合约束的哈勃参数和$ε$的百分比精度：$H_0 = 68.6 \pm 2.5$公里$^{-1}$ Mpc $^{-1}$和$ε= 0.001^{+0.023}_{-0.026}$。我们建立我们的一致性检查使用这些约束条件，并将它们与扩展的宇宙学模型中使用宇宙微波背景数据得到的结果进行比较。我们发现，扩展到$Λ$ CDM涉及大量中微子和/或额外的暗辐射与DDR完全一致，而具有非零空间曲率的模型显示出对DDR违反的偏好，即，在$\sim 1.5 σ$水平的$ε\ne 0 $。最重要的是，我们发现DDR的有效性与最新公开可用的Cepheid校准的SNIa对$H_0$的约束之间存在轻微的2 $σ$差异。我们讨论了这两个Etherington互易定理和$H_0$紧张的潜在后果。
2022-05-18 astro-ph.CO
