Ondas gravitacionais, mecânica celeste relativística e física de buracos negros

• Processo: 24/23389-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Riccardo Sturani
• Beneficiário: Riccardo Sturani
• Pesquisador visitante: Alexandre Le Tiec
• Instituição do Pesquisador Visitante: Observatoire De Paris, Meudon/Obspm, França
• Instituição Sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/06350-2 - Física fundamental e LIGO, AP.ESP
• Assunto(s): Buracos negros Ondas gravitacionais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Black Holes | Gravitational Waves | Post-Newtonian approximation | self-force | Two-Body Problem | Ondas gravitacionais

Resumo

Sistemas binários compostos de estrelas de nêutrons e buracos negros mais leves que 100massas solares são entre as fontes mais promissoras de ondas gravitacionais (GWs)para detectores interferométricos terrestres existentes (Advanced LIGO, Advanced Virgo, KAGRA), planejados (INDIGO) e propostos(Cosmic Explorer, Telescópio Einstein).Além disso, durante a próxima década, espera-se que a missão espacial LISAobserve GWs resultantes da fusão de pares de buracos negros supermassivosde dezenas de milhares a dezenas de milhões de massas solares.Para observatórios atuais e planejados, um ingrediente crucial para maximizaros resultados físicos das detecções é a disponibilidade de modelos de forma de onda precisos e exatos,cujo desenvolvimento está atualmente sob investigação vibrantecom vários métodos perturbativos (pós-newtonianos, pós-minkowskianos, autoforça)e não perturbativos (relatividade numérica).No entanto, usar modelos de forma de onda com precisão atual em dados futuros de GW levaria a incertezas sistemáticas comparáveis ¿¿ou maioresàs estatísticas.Aqui propomos preparar o caminho para uma nova abordagem para resolver o problema relativístico geral de 2 corpos, levando àconstrução de formas de ondas que serão motivadas fisicamente e com erros de modelagem reduzidos.Isso será alcançado por meio da teoria de perturbação do buraco negro para hibridizar as baseadas em sistemas perturbativospós-newtoniano e pós-minkowskiano. Um marco nessa direção foialcançado com a construção de formas de onda para um objeto compacto não giratório orbitando um buraco negro de Schwarzchild de massa muito maior,no caso mais simples de uma espiral quase circular adiabática,incluindo as correções relativas de primeira ordem na pequena razão de massa na fase e amplitude.O próximo passo natural a ser dado neste projeto seria incluir nas formas de onda perturbativas a transição para mergulho, relaxando a suposição de adiabaticidade.O objetivo de longo prazo é, claro, produzir formas de onda no caso geral de um objeto compacto (girando) movendo-se em uma órbita genérica (limitada) ao redor de um buraco negro de rotação rápida (Kerr).Este também é o objetivo distante para modelagem de fonte GW de sistemas de razão de massa de massa extrema (inspiral), ou EMRI, prováveis ¿¿fontes para LISA.Portanto, a conclusão do objetivo principal deste projeto de pesquisa depende fortemente do desenvolvimento bem-sucedido de modelos para EMRIs, para os quais o professor visitante contribuiu ativamente. (AU)