Measuring the distance-redshift relation with the cross-correlation of gravitational wave standard sirens and galaxies
螺旋形致密双星产生的引力波被认为是一个很好的绝对距离指示器，但目前还不清楚这些事件的电磁对应物是否被安全地识别出来用于测量它们的红移，特别是在黑洞-黑洞合并的情况下，比如最近用高级LIGO观测到的。我们建议利用引力波源和已知红移的星系的空间分布之间的互相关作为约束距离-红移关系的另一种手段，从引力波。在我们的分析中，我们明确地包括调制的引力波源的分布，由于弱引力透镜。我们表明，在下一代观测的互相关分析将能够严格约束的绝对距离和红移之间的关系，从而约束哈勃常数以及暗能量参数。
2016-04-02 astro-ph.CO
Reducing distance errors for standard candles and standard sirens with weak-lensing shear and flexion maps
引力透镜会导致测量到高红移标准烛光和标准塞壬（如Ia型超新星、伽马射线暴和合并超大质量黑洞双星）的距离出现重大误差。因此，通过使用透镜放大倍率的独立且准确的估计来校正透镜误差将具有显著的益处。我们调查如何准确的放大率可以推断从星系剪切和弯曲数据重建的收敛图。我们采用射线追踪通过千禧年模拟在大的领域，模拟透镜观测，并执行弱透镜重建这些领域。我们确定最佳的方法来过滤重建的收敛图，并将它们转换为放大图。我们发现，对于红移z=1.5（z=5）的标准烛光/塞壬，每角分100个星系的切变巡天^[2]可以帮助减少平均20%（10%）的透镜引起的距离误差，而对于每角分500个星系的切变和弯曲估计的未来巡天^[2]，则可以减少50%（35%）。对于红移z>=3的星系，如果在重建中使用星系的单个红移，可以实现5%的进一步改善。此外，重建允许一个识别的收敛性低的区域，并在其中可以实现高达75%的误差减少。
2010-10-31 astro-ph.CO
Beyond the classical distance-redshift test: cross-correlating redshift-free standard candles and sirens with redshift surveys
LSST将通过距离红移（$D_L$ - $z$）测试提供多达$10^6$超新星（SNe）来约束暗能量。获得光谱SN红移（spec- $z$ s）是不可行的;替代方案是次优的，可能有偏差。我们提出了一个强大的多示踪剂推广的Alcock-Paczynski测试，对红移自由距离示踪剂和重叠的星系红移调查。对于所有SN，将无红移的$5\times 10^4$ SNe与DESI或Euclid交叉相关优于经典的$D_L$ - $z$检验与规范- $z$。我们的方法也适用于引力波警报器或任何红移自由距离示踪剂。
2018-08-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Tracing the redshift evolution of Hubble parameter with gravitational-wave standard sirens
BBO和DECIGO等天基引力波探测器可以探测到约10^6个中子星双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和电磁导出的红移，我们将能够探测到宇宙膨胀到高红移。本文证明了哈勃参数作为红移的函数，可以用天空中光度距离的偶极分量和二极分量直接测量。结果表明，在观测时间为1年、3年和10年的情况下，在z=1之前的每个红移面元中，哈勃参数的测量精度分别为3- 14%、1.5- 8%和0.8-4%。
2011-04-27 astro-ph.CO
Anisotropies of gravitational-wave standard sirens as a new cosmological probe without redshift information
来自宇宙学距离的致密双星的引力波（GW）是一种很有前途的强有力的宇宙学探测器，被称为GW标准警报器。利用未来的GW探测器，我们将能够精确地测量源的光度距离，达到红移$z\sim5$。为了提取宇宙学信息，先前提出的使用GW标准警报器的宇宙学研究依赖于通过广泛的电磁跟踪活动获得的源红移信息。然而，红移识别通常是耗时且相当具有挑战性的。在这里，我们提出了一种新的方法，宇宙学与GW标准塞壬免费的红移测量。利用产生于大尺度结构的致密双星的数密度和光度距离的各向异性，我们证明，一旦GW观测在未来得到很好的建立，（i）这些各向异性甚至可以在很高的红移下测量（$z\geq 2$），其中电磁对应物的识别是困难的，（ii）爱因斯坦望远镜对原始非高斯性的预期约束将与同一时期的其他大尺度结构探测器相当，甚至更好，和（iii）与其他宇宙学观测的互相关被发现具有高度的统计意义，在非常高的红移提供额外的宇宙学信息。
2016-03-07 astro-ph.CO
Gravitational-wave standard siren without redshift identification
DECIGO和BBO等天基引力波探测器将探测$\sim10^6$中子星双星，并以高精度确定到双星的光度距离。结合光度距离和宇宙学引起的GWs相位修正，可以在不需要宿主星系红移测量的情况下，通过电磁观测测量宇宙膨胀到高红移，并可以成为探测暗能量的一个独特的方法。本文基于文献[1]中的结果，研究了没有红移信息的GW标准警报器对未来天基GW探测器的暗能量状态方程的约束能力。我们还比较了与其他仪器和方法所获得的结果。
2012-04-13 astro-ph.CO
Lensing bias on cosmological parameters from bright standard sirens
本研究针对亮标准汽笛，评估引力波透镜效应对宇宙学参数推断的系统偏置，发现其可媲美统计误差，并强调需在数据分析中建模透镜效应。
2024-07-18 astro-ph.CO
Reducing the Impact of Weak-lensing Errors on Gravitational-wave Standard Sirens
本研究针对弱引力透镜导致高红移引力波标准汽笛距离测量误差的问题，通过数值模拟验证基于剪切会聚图的去透镜方法效果，发现该方法误差降低有限、成本高，难以显著优化宇宙学参数估计，未来需提升巡天能力或重建方法才可能实用。
2023-04-16 astro-ph.CO
The lure of sirens: joint distance and velocity measurements with third generation detectors
下一代探测器将探测来自宇宙学距离上的双中子星的引力波，每年可能会观测到大约1000次电磁跟踪。到目前为止，大多数致力于这些标准警报器的预期宇宙学影响的工作仅将它们用作距离指标。直到最近，人们才开始研究它们作为星团的示踪剂，类似于已经提出的超新星的示踪剂。聚焦于爱因斯坦望远镜（ET）的预期规格，我们在这里预测未来的标准塞壬作为距离和密度指标的宇宙学参数的性能，重点是线性扰动增长指数和空间曲率。我们改进以前的研究在一些方面：更详细的分析可用的望远镜时间，列入更多的宇宙学和滋扰参数，Alcock-Paczynski校正，使用警笛也作为速度和密度示踪剂，和更准确的估计后的距离。我们发现，警报器的聚类分析提高了30%的$H_0$和$Ω_{k0}$上的约束超过一个数量级，相对于它们的使用仅仅作为距离指标。通过5年的ET和鲁宾天文台联合跟踪，我们可以仅使用$0<z<0.5$范围内的数据，在$H_0$中达到0.1 km/s/Mpc的精度，在$Ω_{k0}$中达到0.02。我们还发现，使用警笛作为示踪剂的密度，而不仅仅是速度，产生良好的改善增长的结构约束。
2022-10-10 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological inference from standard sirens without redshift measurements
本工作的目的是探讨利用未来标准的没有红移测量的海妖数据来约束宇宙学参数的前景。随着对引力波信号的成功探测，一个引力波天文学的时代已经开始。与电磁域不同，GW信号允许直接测量到源的光度距离，而它们的红移仍然需要通过识别电磁对应物来测量。这导致了几乎所有可能的BH-BH系统的重大技术问题。这是GW标准塞壬应用于宇宙学的主要障碍。在本文中，我们介绍了一般框架，单独使用光度距离的宇宙学推论。我们的想法是使用合并源的红移概率分布的先验知识，从人口综合代码评估的内在合并率。然后计算宇宙学参数的后验概率分布。我们证明了我们的方法的模拟模拟数据的性能，并表明，光度距离测量将使宇宙学参数的准确测定高达$20%$的不确定性水平。我们还发现，为了用平坦的$Λ$ CDM模型将$H_0$推断到1%的水平，我们需要大约$10^5$事件。
2018-12-02 astro-ph.CO
Constraining the time variation of Newton's constant $G$ with gravitational-wave standard sirens and supernovae
Ia型超新星（SNIa）的内禀峰值亮度取决于牛顿引力常量$G$的值，通过欧拉塞卡质量$M_{\rm Ch}\propto G^{-3/2}$。如果光度距离可以独立确定，SNIa可以作为一个跟踪器来约束$G$在不同红移范围内可能的时间变化。由双星合并产生的引力波（GW）标准警报提供了一种与模型无关的测量GW事件距离的方法，只要GW和SNIa样本具有相似的红移范围，就可以通过插值来确定SNIa的光度距离。我们证明，结合第三代探测器的GW观测与SNIa数据提供了一个强大的和模型无关的方法来测量$G$在一个广泛的红移范围内，它可以限制比例$G/G_0$，其中$G$和$G_0$分别是在红移范围$z>0.1$和$z<0.1$，在$1.5\%$的水平。
2018-10-19 astro-ph.CO
Unbiased Cosmic Opacity Constraints from Standard Sirens and Candles
Ia型超新星（SNe Ia）的观测在探索宇宙膨胀历史中起着至关重要的作用。但是宇宙不透明的可能存在会降低Ia超新星的质量。由双中子星和黑洞-中子星双星并合产生的引力波标准塞壬提供了一种独立的方法来测量引力波源的距离，它不受宇宙不透明度的影响。在本文中，我们首先提出，结合GW的第三代GW探测器与SN Ia数据在类似的红移范围内的观测提供了一种新的和模型无关的方法来约束宇宙的不透明度。通过Monte Carlo模拟，我们发现通过比较100个模拟的GW事件和1048个当前Pantheon SNe Ia事件的距离，我们可以以$σ_κ\sim0.046$的精度约束宇宙不透明度参数$κ$。如果考虑800 GW事件，则$κ$的不确定性可进一步减小到$\sim0.026$。我们还证明，结合2000模拟SNe Ia和1000模拟GW事件可能会导致在透明的宇宙，其中$κ=0.0000\pm0.0044$更复杂的约束。与以前的不透明度约束，涉及到其他宇宙探测器的距离相比，我们的方法使用GW标准警笛和SN Ia标准蜡烛至少取得了竞争力的结果。
2019-04-01 astro-ph.CO
Cosmology with Standard Sirens: the Importance of the Shape of the Lensing Magnification Distribution
由双黑洞产生的引力波有望被激光干涉仪空间天线（LISA）探测到，它可以用来测量到这些源的光度距离，其测量精度达到了前所未有的<1%。我们研究了在大尺度结构引起的引力透镜作用下，来自这种标准塞壬的宇宙学参数约束。透镜引入了概率分布函数（PDF）的放大，其形状是高度倾斜的，并取决于宇宙学参数。我们使用蒙特卡罗模拟产生模拟样本的标准警报器，包括一个小的内在散射，以及额外的，较大的散射透镜，在其推断的距离。通过同时拟合距离-红移（d_L-z）哈勃图上残差的均值和分布，导出了宇宙学参数的约束条件。我们发现，对于红移z ~ 1的标准塞壬，当使用倾斜透镜PDF时，对单个宇宙学参数（如物质密度Omega_m或暗能量状态方程w）的灵敏度比从具有相同方差的高斯PDF导出的灵敏度更紧约50%-80%。当这两个参数同时受到约束时，由于参数之间的相关性，偏度产生进一步增强的改善（约120%）。然而，仅从PDF的宇宙学依赖性对物质功率谱的振幅的灵敏度σ_8比从高斯PDF差约20%。在更高的红移，PDF更接近高斯，偏度的影响变得不那么突出。这些结果突出了获得一个准确和可靠的PDF的透镜收敛的重要性，以实现作为宇宙学探测器的标准塞壬的全部潜力。
2010-04-20 astro-ph.CO
Prospects for resolving the Hubble constant tension with standard sirens
由造父变星-超新星距离阶梯估算的哈勃常数（$H_0$）处于3- $σ$张力中，其值由标准宇宙学模型下的宇宙微波背景（CMB）数据外推得到。这种张力是代表新物理学还是系统效应，是激烈辩论的主题。在这里，我们研究如何新的，独立的$H_0$估计可以仲裁这种紧张局势，评估是否测量是一致的，来自同一模型使用后验预测分布（PPD）。我们表明，与现有的数据，从BOSS重子声学振荡测量和万神殿SN样品形成的反距离阶梯产生一个$H_0$后接近相同的普朗克CMB测量。观察到的局部距离阶梯值不太可能来自所得到的PPD。转向未来，我们发现，一个样本的$\sim50$二进制中子星“标准警报器”（检测在未来十年内）将能够判断当地和CMB的估计。
2019-01-11 astro-ph.CO
Forecasting the Interaction in Dark Matter-Dark Energy Models with Standard Sirens From the Einstein Telescope
引力波（GW's）可以直接从波的振幅确定祖先的光度距离，而不需要假设任何特定的宇宙学模型。因此，它可以被认为是一个标准的警笛。中子星（BNS）或中子星-黑洞对（NSBH）的合并可以产生GW和电磁对应物，它们可以以伽马射线暴（GRB）的形式被探测到，并可以用来确定源的红移。因此，这样一个标准的警笛可以是一个非常有用的探针，以约束宇宙学参数。在这项工作中，我们考虑一个相互作用的暗物质-暗能量（DM-DE）模型。假设我们的模型的参数的一些基准值，我们模拟了一个“现实的”和“乐观的”GW+GRB事件，它可以检测到的第三代GW探测器爱因斯坦望远镜（ET）的光度距离。使用这些模拟的事件，我们执行蒙特卡罗马尔可夫链（MCMC）约束的DM-DE耦合常数和其他模型参数在$1σ$和$2σ$的置信水平。我们还研究了如何GW的可以改善目前的宇宙学探测器获得的约束。
2020-05-14 astro-ph.CO
Cosmological tests with bright and dark standard sirens
本文介绍了亮、暗标准汽笛的分类，讨论了利用两类引力波源及其与其他宇宙学探针结合来检验宇宙学模型的方法，并重点介绍了作者近期的相关研究贡献。
2024-06-19 astro-ph.CO gr-qc
Dark siren cross-correlations and the sensitivity of $H_0$ to methodological choices
University of Queensland（昆士兰大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）
本文研究了方法学选择对$H_0$推断的影响，包括协方差处理、偏差参数化和距离红移分箱宽度，展示了如何通过适当建模减少系统偏差，为未来暗物质哨兵精确宇宙学提供潜力。
2026-07-09 astro-ph.CO
An accurate method to determine the systematics due to the peculiar velocities of galaxies in measuring the Hubble constant from gravitational wave standard sirens
我们提出了一种新的方法来准确地确定系统学由于星系的特殊速度，在测量哈勃常数从附近的星系在当前和未来的引力波（GW）的标准塞壬实验。考虑到未来GW标准警报器实验的目标是达到的精度，附近星系的特殊速度将是不确定性的主要来源。不同于传统的向后重建，需要额外的红移独立的距离指标，以恢复特有的速度场，我们向前模型的特有的速度场，使用高保真度的模拟星系目录建立从高分辨率的暗物质（DMO）N体模拟与物理动机subhalo丰度匹配技术，而不引入任何自由参数。我们的模拟星系目录可以令人印象深刻地再现观测到的光谱红移空间扭曲（RSD）在高度非线性制度下降到非常小的尺度，这是一个强大的测试我们的模拟星系目录的速度场。基于这个模拟星系表，我们准确地，第一次，SDSS的主要星系样本的特殊速度概率分布的测量。我们发现，由特殊的速度的SDSS像星系上测得的哈勃常数引起的系统可以减少到低于$1\%$（$1σ$）的GW主机星系的哈勃流红移略高于$0.13$，一个距离，可以很好地探测未来的GW实验和星系调查。
2019-06-27 astro-ph.CO
On Dark Gravitational Wave Standard Sirens as Cosmological Inference and Forecasting the Constraint on Hubble Constant using Binary Black Holes Detected by Deci-hertz Observatory
如果能独立测量到致密双星合并产生的引力波（GW）信号的红移，则GW信号可以作为标准信号来约束宇宙学参数。然而，恒星双星黑洞（BBH）的合并可能没有电磁对应物，因此没有直接的红移测量。这些黑暗的警笛可能仍然被用来统计约束宇宙学参数相结合的GW测量的光度距离和本地化的深红移调查的星系周围it.We调查这种黑暗的警笛方法详细使用模拟BBH和星系样本。我们发现，哈勃常数可以约束以及与几十个或更多的BBH合并在红移$1$的精度$\lesssim1\%$，如果GW的观测可以提供准确的估计，他们的光度距离（与相对误差$\lesssim0.01$）和本地化（$\lesssim0.1~\rm{deg}^2$），虽然约束可能会显着偏差，如果光度距离和本地化误差较大。我们还介绍了一个简单的方法来纠正这种偏见，发现它是有效的，当光度，距离和定位误差是适度大。根据当前对BBH合并速率的限制和BBH性质的分布，我们进一步生成模拟BBH样本，发现分赫兹天文台（DO）在半年的观测周期内可以探测到约100个具有信噪比$\varrho\gtrsim30$、相对光度距离误差$\lesssim0.02$和定位误差$\lesssim0.01\rm{deg}^2$的BBH。通过应用暗标准塞壬方法，我们发现利用这些DO BBH可以将哈勃常数约束到$\sim0.1-1\%$水平，其精度可与近期利用电磁观测得到的约束相媲美，从而可…
2022-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Cosmological model selection from standard siren detections by third-generation gravitational wave obervatories
对GW170817的多信使观测使得历史上第一次通过标准警报器测量哈勃常数成为可能，所谓的标准警报器类似于标准蜡烛，能够测量小红移时的光度距离与红移关系。在接下来的几十年里，第三代天文台预计将探测到数百到数千个来自致密双星聚结的引力波事件，并可能与电磁波相结合。在目前的工作中，我们将展示如何未来的标准警报器检测可以使用贝叶斯模型选择的框架内，区分不同的宇宙学模型的参数化的后期加速度。特别是，我们发现标准LCDM模型的定量条件是有利的，相对于其他模型具有不同的暗能量内容，通过减少不确定性的引力测定的光度距离相对于当前的预期。
2021-04-28 astro-ph.CO gr-qc
Quantifying effects of inhomogeneities and curvature on gravitational wave standard siren measurements of $H(z)$
对于平坦的$Λ$ CDM宇宙，可以利用光度距离的偶极来测量哈勃参数。这里表明，这是不是在更一般的情况下，曲率和宇宙反作用是允许的。这意味着使用这种偶极光度距离数据获得的$H(z)$测量值与从例如宇宙计时器获得的“真实”/实际$H(z)$数据之间的不一致是曲率和/或宇宙反作用的信号。\newline \indent通过考虑通过偶极光度距离获得的哈勃参数的模拟未来引力波测量，它表明，$1\%$曲率原则上可以勉强出现在测定中。然而，对于使用具有多达5 \%曲率的模型的真实模拟数据生成，参数估计不产生虚假$H(z)$测量值与$H(z)$的真实测量值之间的不一致性的可靠测量。与此同时，即使宇宙反作用构成了当前宇宙中“能量预算”的$10\%$，也很难探测到，即使考虑一个误差很小的高度理想化的情况。关于逆反应的结果是基于特定的“缩放解决方案”的逆反应问题和研究表明，通过偶极的光度距离检测到的信号的逆反应的可能性强烈依赖于特定的逆反应模型。
2022-09-09 astro-ph.CO
Gravitational-wave standard sirens and application in cosmology
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文学系）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
综述引力波标准汽笛原理，通过双中子星并合、双黑洞并合及透镜化暗汽笛三种类型，展示其测量哈勃常数和暗能量参数的方法与前景。
2026-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Testing the general theory of relativity using gravitational wave propagation from dark standard sirens
另一种引力理论预测了引力波（GW）在时空中传播的变化。这些理论的一个确凿的预测是GW到GW源的光度距离的变化是相对于EM探测器预期的电磁（EM）光度距离的红移的函数。我们提出了一个多信使测试的广义相对论从引力波的传播，结合EM和GW的观测，以解决这些问题，从GW源没有EM同行（这也被称为暗标准警笛）。通过利用从重子声学振荡测量得到的几何距离和从GW源得到的光度距离之间的关系，我们可以通过具有未知红移的GW源来测量任何偏离广义相对论的偏差，这些GW源将被GW探测器网络（如LIGO、Virgo和KAGRA）探测到。使用这种技术，摩擦项的置信值可以测量到精确度$Ξ_0=0.98^{+0.04}_{-0.23}$后，边缘化的红移依赖性，宇宙学参数，和GW的偏差参数与$\sim 3500$暗标准塞壬的质量$30\,\rm M_\odot$每个分布到红移$z=0.5$。对于固定的红移依赖性，$Ξ_0=0.99^{+0.02}_{-0.02}$的值可以用类似数量的暗塞壬来测量。将我们的方法应用于下一代GW探测器（如LISA，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）可探测到的数量更多的黑暗标准警报器，将允许实现比使用明亮标准警报器更高的精度。
2021-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave distance estimation using intrinsic signal properties: dark sirens as distance indicators
本研究提出一种仅利用引力波应变幅度和并合频率等内禀信号性质估计双黑洞并合距离的模型，无需电磁对应体，在87个LVK事件上验证了其与贝叶斯推断结果的一致性。
2025-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Weak lensing of bright standard sirens: prospects for $σ_8$
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Keemilise ja bioloogilise füüsika instituut（化学与生物物理研究所）
利用弱透镜效应分析明亮标准 sirens 可测量影响宇宙结构但不影响平均光度距离-红移关系的宇宙学参数，包括σ_8、哈勃常数和物质丰度。
2026-03-17 astro-ph.CO
Ultra-low-frequency gravitational waves from individual supermassive black hole binaries as standard sirens
研究提出利用脉冲星计时阵列探测来自超大质量黑洞双星的超低频引力波作为标准警报器，发现其可精确测量暗能量状态方程和Hubble常数，为宇宙学探测提供新途径。
2025-05-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Exploring short gamma-ray bursts as gravitational-wave standard sirens
最近的观测结果支持了一个假说，即大部分的“短硬”伽马射线暴（SHB）与紧凑的双星内旋有关。由于引力波（GW）测量良好的本地化的吸气双星可以测量绝对的源距离，同时观察一个二进制的GWs和SHB将允许我们独立地确定其光度距离和红移。这样的“标准警报器”（GW模拟标准蜡烛）将提供一个相对较近的宇宙膨胀的极好探测器，补充其他标准蜡烛。在本文中，我们研究二进制测量使用马尔可夫链蒙特卡罗技术来建立描述测量参数的概率分布。我们假设每个SHB观测给出了天空的位置和合并的时间，我们把双星中子星和黑洞-中子星合并作为合理的SHB祖先。我们研究如何以及参数，特别是距离）可以测量GW观测的SHBs的地面探测器网络的范围。我们发现，早期的估计夸大了距离可以测量，即使在相当大的信噪比。确定距离的基本限制被证明是距离和源倾角之间的简并性。克服这个限制需要我们打破这种简并性，或者测量足够的源以广泛地采样倾斜分布。（节录）
2010-10-17 astro-ph.CO gr-qc
Listening Across the Cosmic Time: Standard Sirens from Ground- and Space-Based Missions in the Next Decade
本研究预测了未来十年结合地基LVK网络与空基LISA的标准汽笛观测，联合电磁对应体红移测量可在多红移段实现高精度哈勃参数约束，同时指出无电磁对应体的标准汽笛贡献有限且需注意质量分布演化的系统误差。
2025-10-03 astro-ph.CO
Multiband Gravitational Wave Cosmography with Dark Sirens
本研究探讨分赫兹波段引力波探测器参与的恒星级黑洞双星多波段观测，通过提升源定位精度推动暗哨声宇宙学，证实其可更精准测量哈勃常数等宇宙学参数，缓解哈勃常数测量矛盾。
2023-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Standard sirens with a running Planck mass
研究了时变普朗克质量对引力波传播的影响。运行普朗克质量自然出现在几个修改的引力理论中，在这里，我们专注于那些携带额外的暗能量场负责宇宙的后期加速膨胀，然而-像广义相对论（GR）-传播只有两个GW偏振，都以光速传播。由于随时间变化的普朗克质量会影响GWs的振幅，从而影响到到源的推断距离，因此$H_0$的标准塞壬测量值退化为表征随时间变化的普朗克质量的参数$c_M$，其中$c_M=0$对应于具有恒定普朗克质量的GR。在先进LIGO和A+等地基GW探测器可观测的灵敏度和距离上，非零$c_M$的效应将对二元中子星（BNS）发射的GW产生显着影响，这意味着标准警报测量可以提供联合约束对$H_0$和$c_M$。假设宇宙是一个$Λ$ CDM演化过程，并以普朗克测量的$H_0$为先验，我们发现GW 170817约束了$c_M = -9^{+21}_{-28}$（$68.3\%$可信度）.我们还讨论了预测，发现如果我们假设$H_0$是独立已知的，那么先进的LIGO探测到的100个BNS事件可以将$c_M$限制在$\pm0.9$内。这与目前宇宙学的最佳约束相当。类似地，对于100个LIGO A+ BNS检测，可以将$c_M$约束为$\pm0.5$。当分析联合$H_0$和$c_M$约束时，我们发现需要$\sim 400$ LIGO A+事件来将$H_0$约束到$1\%$精度。最后，我们讨论了一个非零值的…
2019-03-22 astro-ph.CO
Standard Sirens in 2040s: Probing the Cosmic Expansion History with Gravitational Waves and Spectroscopic Galaxy Surveys
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INAF-OAS, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文与空间科学观测台）；INFN-Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所博洛尼分所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；INAF - Istituto di Fisica Spaziale e Fisica cosmica（意大利国家天体物理研究所空间与宇宙物理学研究所）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；University of Zurich（苏黎世大学）；INAF Capodimonte Astronomical Observatory（意大利国家天体物理研究所卡波迪蒙特天文台）；INAF-OATs, Osservatorio di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基础物理研究所）
利用引力波和光谱星系调查探测宇宙膨胀历史，2040年代需建设宽视场高通量光谱学设施以提升宇宙学约束精度。
2025-12-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A 2 per cent Hubble constant measurement from standard sirens within 5 years
引力波聚并事件提供了一种全新的方法来确定哈勃常数，由广义相对论提供的绝对距离校准。利用LIGO-Virgo对中子星合并双星GW 170817的探测，以及对宿主星系NGC 4993的光学识别，这种标准的塞壬方法被用来测量哈勃常数。这种新颖的独立测量特别令人感兴趣，因为通过局部距离阶梯（$73.24 \pm 1.74$）使用Ia型超新星确定的哈勃常数值与通过$\sim 3$ sigma进行的宇宙微波背景观测（$66.93 \pm 0.62$）之间存在紧张关系。局部距离阶梯观测可能在5年内达到$1\%$的精度，但目前没有迹象表明进一步的观测将大大减少现有的差异。除了澄清现有的低和高红移测量之间的差异外，精确测量哈勃常数对阐明暗能量的性质具有至关重要的价值。在这里，我们表明，LIGO和处女座可以预期约束哈勃常数的精度$\sim2\%$在5年内和$\sim1\%$在十年内。
2018-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Program for Multi-Messenger Standard Siren Cosmology in the Era of LIGO A+, Rubin Observatory, and Beyond
标准塞壬技术最有前途的变化结合了引力波（GW）数据的双星中子星（BNS）合并与红移测量的电磁（EM）对应，以约束宇宙学参数，如$H_0$，$Ω_m$，和$w_0$。在这里，我们评估了未来GW天文台时代多信使宇宙学的近期和长期前景：高级LIGO Plus（A+，2025年），旅行者探测器（2030年代）和宇宙探险家探测器（CE，2035年及以后）。我们发现$\approx 700$ Mpc对A+的BNS视界距离与Vera C的灵敏度匹配良好。鲁宾天文台（VRO）用于千诺瓦探测。我们发现，一年的联合A+和VRO的观察将限制值的$H_0$到100级精度，给一个小的投资VRO时间专门用于目标的机会GW后续。在旅行者时代，BNS-kilonova观测开始限制$Ω_m$，只需投入几个百分点的VRO时间。在宇宙探测器时代，随着BNS视界距离的增大，轴上短伽马射线暴（SGRB）及其余辉（尽管只伴随着一些GW探测到的合并）取代千新星成为最有希望的红移识别对应物。我们表明，五年的联合观测与宇宙探险家一样的设施和下一代伽马射线卫星的定位能力类似于目前可能与斯威夫特可以约束$Ω_m$和$w_0$到$15-20\%$。因此，我们主张在21世纪30年代建立一个强大的VRO机会目标（ToO）计划，并建立一个具有更高灵敏度的宽视场伽马射线卫星，以使下一代引力波设施能够实现标准的塞壬宇宙学。
2021-01-13 astro-ph.CO
Exploring bulk viscous unified scenarios with Gravitational Waves Standard Sirens
我们考虑了统一的体粘性方案，并使用普朗克2018年的宇宙微波背景观测和Ia型超新星的万神殿样本来约束它们。然后，我们从${\cal O}(10^3)$模拟引力波标准警报（GWSS）事件产生的亮度距离测量的建议爱因斯坦望远镜。然后，我们结合这些模拟光度距离测量GWSS与当前的宇宙学探测器，以预测如何模拟GWSS数据可以有效地约束这些散装粘性的情况。我们的研究结果表明，一个非零的时间依赖的体积粘度在宇宙部门是强烈的首选，目前的宇宙探测器，并可能会证实在许多标准偏差的未来GWSS测量。我们进一步提到，GWSS数据的加入可以显着减少从通常的宇宙学探测在这项工作中获得的关键宇宙学参数的不确定性。
2023-01-11 astro-ph.CO gr-qc
Probing cosmic anisotropy with GW/FRB as upgraded standard sirens
最近的研究表明，利用引力波（GW）观测得到的标准塞壬光度距离（$d_\mathrm{L}(z)$）和快速射电暴（FRB）观测得到的色散测量（$\mathrm{DM}(z)$）都可以很好地检验宇宙的各向异性。另外还观察到，由于不依赖于哈勃常数，某些FRB模型中提出的对GW/FRB缔合系统的$d_\mathrm{L}(z)\cdot\mathrm{DM}(z)$的联合测量比单独测量$d_\mathrm{L}(z)$或$\mathrm{DM}(z)$更能有效地约束宇宙学参数。在本文中，我们将在理论上和模拟表明，这种升级的警报器从组合GW/FRB观测可以测试宇宙各向异性的两倍相对灵敏度相比，通常的标准警报器从GW观测单独。
2019-08-26 astro-ph.CO gr-qc
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
Dark-siren Cosmology with Decihertz Gravitational-wave Detectors
恒星质量双黑洞（SBBH）合并产生的引力波（GWs）在宇宙学中被认为是暗警报，因为它们通常没有电磁波。为了研究这些事件的宇宙，我们不仅需要从GW信号中提取的光度距离，而且还需要通过匹配GW天空定位与星系目录来获得源的红移信息。基于这样一种方法，我们探讨如何以及分赫兹GW探测器，DO-最佳和DECIGO，可以约束宇宙学参数。使用Monte-Carlo模拟暗警报，我们发现，DO-最佳可以约束哈勃参数${σ_{H_0}} / {H_0}\, \lesssim 0.23\%$时，估计$H_0$单独，而DECIGO表现更好的一个因素5与${σ_{H_0}} / {H_0}\lesssim 0.043\%$。$H_0$的这种良好精度将揭示$H_0$张力。对于多参数估计，DECIGO仍然可以达到小于$7\%$的相对不确定性水平。分赫兹探测器表现良好的原因是它们具有良好的距离和角分辨率的大量SBBH GW事件。
2022-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Impact of weak lensing on bright standard siren analyses
本文研究弱引力透镜放大率弥散σ_μ被低估对标准汽笛宇宙学参数约束的偏差影响，发现这会显著增加H_0和Ω_m的残余透镜偏差概率，并限制双中子星并合在精确宇宙学中的应用。
2024-07-02 astro-ph.CO
Standard Siren Speeds: Improving velocities in gravitational-wave measurements of $H_{0}$
我们重新分析了引力波事件GW 170817和它的宿主星系NGC4993的数据，以证明使用附近的标准警报器测量哈勃常数时，准确的总速度和特殊速度的重要性。我们表明，一些合理的选择，可以估计这一事件的速度，但这些测量之间的系统差异仍然取决于所使用的数据。这导致了从GW 170817推断的哈勃常数的显著变化。我们提出贝叶斯模型平均作为一种方法来解释这些差异，并获得$H_{0}=66.8^{+13.4}_{-9.2}\,\mathrm{km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$。添加来自无线电对应物的高分辨率成像的关于视角的附加信息将其细化为$H_{0}=64.8^{+7.3}_{-7.2}\,\mathrm{km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}}$。在此分析过程中，我们还提出了一个替代贝叶斯模型的后$H_{0}$从标准警报器，更密切地与观测到的红移量和奇特的速度调查。我们的研究结果更准确地捕捉了NGC4993总速度和特有速度的真实不确定性，并表明探索不同数据集如何表征星系群和局部宇宙中的速度场可以进一步改善这种测量。这些考虑会影响任何低红移距离测量，我们在这里建议的改进也可以应用于标准烛光，如Ia型超新星。GW170817对特殊的速度不确定性特别敏感，因为它非常接近。对于未来的标准警报器测量，这个误差的重要性将降低，因为（a）我们将测量更远的标准警报器，（b）特殊速度的随机方向将随…
2020-01-07 astro-ph.CO
Testing modified gravity at cosmological distances with LISA standard sirens
广义相对论的修正通过非平凡的暗能量状态方程在宇宙膨胀历史上留下了印记，并在标量和张量扇区中的宇宙学扰动演化上留下了印记。特别是，张量扇区的修改产生了引力波（GW）光度距离的概念，与标准电磁光度距离不同，可以在GW探测器（如LISA或第三代地面实验）上使用标准警报器进行研究。我们讨论了一些最好的研究理论的修改重力，如Horndeski或更一般的退化高阶标量张量（DHOST）理论，非本地红外修改的重力，双引力理论和相应的现象GW振荡，以及理论与额外的或不同的维度的修改GW传播的预测。我们表明，修改GW传播是一个完全通用的现象，在修改重力。然后，我们使用两个参数$(Ξ_0,n)$，这是一个简单的参数化的效果，这是适合从一个大类的模型的结果，研究的前景，观察修改GW的传播使用超大质量黑洞二进制作为标准的警报与LISA。我们构建模拟源目录，并进行详细的马尔可夫链蒙特卡罗研究的可能性从LISA标准警报器单独，以及通过将它们与CMB，BAO和SNe数据相结合，以减少宇宙学参数之间的简并。我们发现，LISA与其他宇宙学数据集的组合允许一个测量参数$Ξ_0$，其特征修改GW传播的百分比水平的准确性，足以测试几个修改后的重力理论。[摘要]
2019-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Integrated cosmological memory: A dark-siren method to probe dark energy
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
该研究提出集成宇宙学记忆（ICM）方法，通过单次双致密星并合的引力波瞬变与ICM打破距离-红简并，建立无需星系目录的暗信号源框架，有望缓解哈勃常数张力以探测暗能量。
2026-08-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Standard candles and sirens rescue $H_0$
我们表明，未来的观测与电磁对应的二元中子星系统与传统的探测器的低和高红移Ia型超新星（SNe Ia）可以帮助解决哈勃紧张。从这些探测器推断的光度距离及其散射取决于基本的宇宙学。通过利用引力透镜的光或引力波发射，和特殊的运动，这些系统，我们推导出中微子质量的总和，状态方程的参数化的形式$w_0 + w_a (1-a)$的暗能量，随着哈勃常数和冷暗物质密度在宇宙中的约束。我们表明，即使在边缘化的约束不佳的物理量，如中微子质量和暗能量的性质，低红移引力波的观测，结合超新星Ia，有可能排除新的物理作为哈勃在$\gtrsim 5.5σ$紧张的根本原因。
2020-12-01 astro-ph.CO
Reducing cosmological degeneracies by combining multiple classes of LISA gravitational-wave standard sirens
Université de Toulouse（图卢兹大学）；Università di Milano - Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN, Sezione di Milano-Bicocca（意大利国家核物理研究所米兰-比可卡分部）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut（马克斯·普朗克引力物理研究所爱因斯坦研究所）；SISSA（的里雅斯特高等研究学院）；INFN Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；CERN（欧洲核子研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
本文通过结合LISA极端质量比 inspirals 和大质量黑洞双星，减少宇宙学退化，获得对Hubble常数和暗能量方程状态参数的有力约束，展示LISA在广波红移范围内的晚时期宇宙学潜力。
2026-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Golden and Silver Dark Sirens for precise H0 measurement with HETDEX
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Northwestern University（西北大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天体物理中心）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）
本文研究了利用暗 sirens 进行精确 H0 测量的潜力，通过 HETDEX 数据评估 VIRUS 在暗 sirens 光谱后续中的适用性，并预测通过黄金和银色暗 sirens 可以实现几百分比的 H0 约束。
2026-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent Curvature Determination from Gravitational-Wave Standard Sirens and Cosmic Chronometers
对引力波的探测提供了一种直接测量光度距离的方法，使我们能够探索宇宙学。在本文中，我们继续扩大GW标准塞壬在宇宙学中的应用，并提出，空间曲率可以估计在一个模型无关的方式，通过比较未来的GW源和当前的宇宙天文观测的距离。我们期望GW事件的电磁对应物给出源红移，并使用爱因斯坦望远镜作为参考，模拟来自双中子星和黑洞-中子星双星合并的数百个GW数据。我们的模拟表明，从100个模拟的GW事件和31个当前的宇宙计时器测量，曲率参数$Ω_{K}$的误差预计将被限制在$\sim0.125$的水平。如果观测到1000 GW事件，则$Ω_{K}$的不确定性将进一步降低到$\sim0.040$。我们还发现，增加50个模拟$H(z)$数据（由81个宇宙天文台数据和1000个模拟GW事件组成）可能会导致对零宇宙曲率的更严格的约束，为此，$Ω_{K}=-0.002\pm0.028$。与一些实际的模型无关的曲率测试，涉及到其他宇宙探测器的距离，这种方法与GW数据实现约束的精度要高得多。
2018-10-04 astro-ph.CO gr-qc
Tolerance to Astrophysical Model Uncertainty in Dark Siren Hubble Measurement with Third-generation Gravitational-wave Detectors
针对第三代引力波探测器暗汽笛哈勃常数测量，采用Fisher信息形式研究模型误差容忍度，发现星系质量函数红移演化需精确到1%，并量化了星系目录与测量要求。
2024-08-19 astro-ph.CO gr-qc
Space-borne atom interferometric gravitational wave detections. Part III. Eccentricity on dark sirens
螺旋型致密双星的偏心率可以大大改善暗警报星的距离推断和源定位。本文以星载原子干涉引力波探测器AEDGE为研究对象，研究了偏心率对AEDGE中波段暗塞壬观测的影响。我们模拟了五种典型的致密双星系统，其质量从$1-100~M_{\odot}$。距离推断和定位的最大改进可以多达1.5- 3个数量级。然后，我们构建了AEDGE在五年内观测到的暗塞壬目录。我们发现偏心率是至关重要的检测黄金双黑洞（BBH），其主机星系可以唯一确定。只需5- 10个金色暗BBH，就可以获得$H_0$的2%精度测量，这足以仲裁哈勃张力。不考虑偏心率，AEDGE还可以观测到数十颗具有独特宿主星系的黄金双星中子星（BNS）和中子星-黑洞双星（NSBH）。这些金色的暗警报器可以为后续的高频段引力波观测以及电磁波的寻找提供预警。我们的研究结果表明，偏心率是一个至关重要的因素，在检测，数据分析，和应用的GWs与原子干涉仪在中间波段。
2022-10-18 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Limitations on Standard Sirens tests of gravity from screening
修正后的引力理论的有效牛顿常数随宇宙学时间尺度而变化，通常预测的引力波光度距离与广义相对论不同。虽然这是一个统一的变化，我们表明，如果本地屏蔽在源和观察者所需的通过严格的天体物理学测试的重力，恢复广义相对论距离。在没有这种屏蔽的情况下，同样的效应必须修改从Ia型超新星推断出的电磁光度距离，直到这种效应可以在比较中抵消。因此，所考虑的修正要么采用屏蔽，这在标准塞壬中没有留下引力宇宙学修正的签名，要么屏蔽不起作用，在这种情况下，当采用天体物理学边界时，可能存在远低于探测器可预见的灵敏度的信号。我们恢复这些结果在约旦和爱因斯坦框架，支付敏锐的注意力，如红移或测地线运动的概念，每个框架的peculities。我们强调，尽管有这些限制，标准警报器提供了有价值的独立重力测试，从根本上不同于其他探测器，这种情况对于更广泛的重力修改和相关场景通常是重要的。最后，我们使用我们的结果表明，引力波传播不受暗扇区相互作用，这恢复了暗简并之间的共形和非正式的耦合，使观测可行的宇宙自加速emenate从这些。
2019-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The impact of strong lensing on Hubble constant measurements with gravitational-wave dark sirens
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究所）；Université Catholique de Louvain（天主教鲁汶大学）；Royal Observatory of Belgium（比利时皇家天文台）
本文提出利用强引力透镜作用于暗 sirens 和银河系来测量哈勃常数，通过模拟数据提高测量精度，显示使用8个强引力透镜暗 sirens 可将哈勃常数精度提高约50%。
2026-03-24 astro-ph.CO gr-qc
LISA bright sirens as a tiebreaker among cosmologies in tension
Universidade do Estado do Rio Grande do Norte（北里奥格兰德州大学）；Universidade Federal de Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）
本文利用LISA亮标准汽笛模拟数据，比较三种宇宙学模型与真实数据的张力，发现其能有效区分Pantheon+SH0ES模型，但对Planck 2018和Union3无法区分。
2026-09-29 astro-ph.CO
Mapping the inhomogeneous Universe with Standard Sirens: Degeneracy between inhomogeneity and modified gravity theories
探测引力波和伴随的电磁波已被认为是未来宇宙学和引力理论的一个探索方向。在本文中，我们提出了考虑到在结构形成的数值模拟中预测的物质分布的不均匀性的源的光度距离的计算。此外，我们表明，不均匀性导致的物质聚集可以模仿某些类的修改后的引力理论，或其他影响，阻尼GW振幅，偏差大于$δν\sim \mathcal{O}(0.1)\ (99\%\ \rm{C.L.})$的额外摩擦项$ν$，从零开始，将是必要的区分它们。对于这些，我们假设模拟GWs源，与已知的红移，基于二进制人口合成模型，红移之间的$z=0$和$z=5$。我们表明，未来的GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将需要强约束的非均匀性参数和打破之间的简并修改的重力效应和物质各向异性测量$ν$在$5 \%$和$1 \%$水平与$100$和$350$事件分别。
2021-03-03 astro-ph.CO
A robust cosmic standard ruler from the cross-correlations of galaxies and dark sirens
针对星系距离无法直接测量、暗警报器方法存在偏差等问题，提出Peak Sirens技术，通过暗警报器与星系的交叉相关直接测哈勃图，O5可7%精度测$H_0$，三代探测器能实现亚百分位精度，且稳健性强。
2025-03-06 astro-ph.CO gr-qc
