[论文解读] Measurement of the Hubble constant using the Dark Energy Survey Year 6 Gold galaxy catalog and the fourth Gravitational-Wave Transient Catalog

Isaac McMahon, Danny Laghi+10 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2026

Cosmology and Gravitation Theories被引用 0

一句话总结

该论文利用来自 GWTC-4.0 的暗伪信号结合 DES Year 6 Gold 银河星表测量哈勃常数，重点讨论星表偏置和 LOS 先验。

ABSTRACT

Gravitational wave standard sirens enable independent measurements of the Hubble constant $H_0$. In the absence of electromagnetic counterparts, the "dark siren" method statistically correlates GW events with potential host galaxies. We present a measurement of $H_0$ using 142 compact binary coalescences from the fourth Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-4.0) combined with the Dark Energy Survey Year 6 Gold photometric galaxy catalog. Using the gwcosmo pipeline, we jointly infer cosmological and GW population parameters. We analyze the impact of galaxy catalog properties on the inference, identifying significant features in the galaxy redshift distribution which can introduce biases. By restricting the galaxy catalog to $0.05

研究动机与目标

• 通过暗伪信号将引力波宇宙学作为独立的 H0 测量途径进行动机说明。
• 将并验证深层银河星表（DES Y6 Gold）用于 GW 宇宙学在 z~0.5 的适用性。
• 量化星表属性对 H0 推断的偏倚并提出缓解策略。
• 利用 DES Y6 Gold 的 142 个 CBC GW 候选事件以及作为明亮伪信号的 GW170817 来测量 H0。
• 表征 LOS 红移先验及其随红移的演化，以确保推断的鲁棒性。

提出的方法

• 使用 gwcosmo 结合 GW 数据和星表信息，联合推断宇宙学参数与 CBC 群体参数。
• 构建结合星表内外星系分布及光度测量不确定性的 LOS 红移先验。
• 对潜在宿主星系按光度权重 w_j(ε,M_j) = 10^{-0.4 ε (M_j - M*)} 进行加权并采用 ε=1 作为基准。
• 建模 Schechter 光度函数参数及其随红移的演化以计算星表完整性。
• 通过红shift-cut（z_min=0.05，z_max 根据需要变动至 0.5）控制星表完整性并避免非均匀性带来的偏差。
• 利用 GPU 加速的 gwcosmo 提高对大规模 GW 星表的计算效率。

Figure 1: Top : GW event candidate 50% and 90% probability contours included in our analysis which have more than 50% probability to be within the DES Y6 Gold survey footprint (shown in blue). Bottom : The photometric redshift distribution of galaxies $\text{d}N/\text{d}z$ in DES Y6 Gold (red) compa

实验结果

研究问题

• RQ1 DES Year 6 Gold 银河星表在用于暗伪信号框架与 GWTC-4.0 事件结合时对 H0 推断的影响是什么？
• RQ2 银河红移分布中的特征会带来哪些偏差，如何通过红移切除来缓解？
• RQ3 潜在宿主星系的光度加权对 H0 后验分布有何影响？
• RQ4 将暗伪信号与明亮伪信号（GW170817）结合对 H0 测量有何影响？
• RQ5 硬件加速的 gwcosmo 对大规模 GW 星表带来哪些实际收益？

主要发现

• 70.9^{+22.3}_{-18.6} km s^{-1} Mpc^{-1} 的 H0 来自 DES Y6 Gold 的暗伪信号，在 0.05<z<0.35 的限制范围内。
• 将明亮伪信号 GW170817 结合后 H0 为 73.1^{+11.7}_{-8.6} km s^{-1} Mpc^{-1}。
• LOS 先验中的星系红移分布特征造成显著偏差。
• 显示深度星表可用于 GW 宇宙学，并概述了关键偏差及缓解策略。
• 红移切除降低对非均匀性与低 z 饱和效应的敏感性，使 H0 推断更加稳定。

Figure 2: Left : Luminosity function with $1\sigma$ errors and corresponding Schechter function fit in the example redshift range $0.325<z<0.35$ . $M_{\text{min}}$ and $M_{\text{max}}$ are shown in red. Right : $r$ -band Schechter function parameters as a function of redshift and their linear evolut