Gravitacional waves from generic binary black holes: from numerical simulations to observational results
[cat] Aquesta tesi és un recull del treball realitzat en els darrers quatre anys d’investigació enfocats a la producció de simulacions de relativitat numèrica de forats negres binaris en configuracions genèriques, així com a l’anàlisi de les ones gravitacionals extretes de dites simulacions, les sev...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de documento: | tese |
| Estado: | Versão publicada |
| Data de publicação: | 2020 |
| País: | España |
| Recursos: | CBUC, CESCA |
| Repositório: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/671467 |
| Acesso em linha: | http://hdl.handle.net/10803/671467 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | Gravitational waves Binary black holes Eccentricity Precession Numerical relativity Parameter estimation Relativitat numèrica, cosmologia i astrofisica relativista computacional 52 53 |
| Resumo: | [cat] Aquesta tesi és un recull del treball realitzat en els darrers quatre anys d’investigació enfocats a la producció de simulacions de relativitat numèrica de forats negres binaris en configuracions genèriques, així com a l’anàlisi de les ones gravitacionals extretes de dites simulacions, les seves conseqüències pel models de formes d’ones gravitacionals existents i les seves implicacions per a la cerca i l’estimació dels paràmetres d’aquests sistemes en la natura. Per començar, he estudiat la prescripció de paràmetres inicials en les simulacions de relativitat numèrica. Un problema ben conegut a relativitat numèrica és la dificultat d’obtenir simulacions de forats negres en òrbites quasi-circulars, degut a imprecisions en la generació de les dades inicials que provoquen òrbites quasi-el líptiques amb una excentricitat residual. El primer projecte d’aquesta tesi ha estat el desenvolupament d’un procediment iteratiu, senzill i computacionalment eficaç per a la reducció de l’excentricitat a simulacions de relativitat numèrica de forats negres binaris, veure Cap. 4. Amb aquest mètode s’han generat formes d’ona gravitacionals quasi-circulars amb una excentricitat negligible, e O ��� 10���4 , que han estat utilitzades pel nostre grup per generar models quasi-circulars de formes d’ona gravitacionals. La flexibilitat del mètode anterior permet no tan sols reduir l’excentricitat de les simulacions numèriques, sinó també augmentar-la. Aquest fet ha permès la generació d’un banc de més de 60 simulacions de relativitat numèrica amb excentricitat moderada e 0:5. Aquest ha estat el segon projecte d’investigació de la tesi, veure Cap. 5. Amb aquest grup de simulacions s’han generat formes d’ona híbrides pel mode dominant (2; 2) entre les ones obtingudes per la teoria post-Newtoniana i les de relativitat numèrica. A més, s’ha estimat les limitacions dels models quasi-circulars actuals per estimar paràmetres d’aquestes fonts. Els resultats obtinguts demostren que els models quasi-circulars de formes d’ona que inclouen modes subdominants redueixen el biaix en alguns paràmetres com la distància i el ràtio de massa, respecte a models sense modes subdominants. Per altra banda, durant el doctorat també s’han estudiat les limitacions de dues aproximacions utilitzades habitualment per models d’ona quasi-circulars amb espins precessants, veure Cap. 6. Aquestes dues aproximacions s’han analitzat emprant únicament simulacions de relativitat numèrica incloent modes subdominants. Els resultats obtinguts confirmen el bon funcionament de les aproximacions pels modes dominants (2; 2), mentre que pel modes subdominants s’observa una degradació important degut a diferent causes depenent del mode estudiat, per exemple, els modes (2; 1) són molt sensibles a les asimetries entre modes que les aproximacions negligeixen, mentre que els modes (4; 3) i (3; 2) pateixen mescla de modes en la part del decaïment de l’ona que les aproximacions no tenen en compte. Finalment, s’ha analitzat la sensibilitat de dos algorismes de cerca emprats per les col laboracions LIGO i Virgo durant el segon període d’observació O2 per detectar senyals completes d’ones gravitacionals procedents de binàries de forats negres eccèntriques, veure Cap. 7. En aquest treball preliminar s’ha quantificat l’impacte de l’excentricitat sobre dos algorismes de cerca: un codi de filtrat adaptat basat en el coneixement de la morfologia de la senyal, i un codi de cerca sense modelat. En aquest estudi s’estima per primera vegada la sensibilitat d’ambdós algorismes injectant senyals excèntriques calculades a partir de simulacions de relativitat numèrica incloent espins alineats amb el moment angular orbital del sistema. Els resultats obtinguts mostren una major degradació de la sensibilitat de l’algorisme de filtrat adaptat a mesura que l’excentricitat augmenta, mentre que la sensibilitat de l’algorisme sense modelat no es veu quasi afectada per l’increment de l’excentricitat, i per tant, es pot identificar aquest darrer com una eina robusta per a la detecció de senyals excèntriques. |
|---|