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
\nenfocats a la producció de simulacions de relativitat numèrica de forats negres binaris
\nen configuracions genèriques, així com a l’anàlisi de les ones gravitacionals extretes de
\ndites simulacions, les seves conseqüències pel models de formes d’ones gravitacionals
\nexistents i les seves implicacions per a la cerca i l’estimació dels paràmetres d’aquests
\nsistemes en la natura.
\nPer començar, he estudiat la prescripció de paràmetres inicials en les simulacions de
\nrelativitat numèrica. Un problema ben conegut a relativitat numèrica és la dificultat
\nd’obtenir simulacions de forats negres en òrbites quasi-circulars, degut a imprecisions
\nen la generació de les dades inicials que provoquen òrbites quasi-el líptiques amb una
\nexcentricitat residual. El primer projecte d’aquesta tesi ha estat el desenvolupament
\nd’un procediment iteratiu, senzill i computacionalment eficaç per a la reducció de
\nl’excentricitat a simulacions de relativitat numèrica de forats negres binaris, veure
\nCap. 4. Amb aquest mètode s’han generat formes d’ona gravitacionals quasi-circulars
\namb una excentricitat negligible, e O
\n􀀀���
\n10􀀀���4
\n 
\n, que han estat utilitzades pel nostre
\ngrup per generar models quasi-circulars de formes d’ona gravitacionals.
\nLa flexibilitat del mètode anterior permet no tan sols reduir l’excentricitat de les
\nsimulacions numèriques, sinó també augmentar-la. Aquest fet ha permès la generació
\nd’un banc de més de 60 simulacions de relativitat numèrica amb excentricitat moderada
\ne 0:5. Aquest ha estat el segon projecte d’investigació de la tesi, veure Cap. 5.
\nAmb aquest grup de simulacions s’han generat formes d’ona híbrides pel mode dominant
\n(2; 2) entre les ones obtingudes per la teoria post-Newtoniana i les de relativitat
\nnumèrica. A més, s’ha estimat les limitacions dels models quasi-circulars actuals per
\nestimar paràmetres d’aquestes fonts. Els resultats obtinguts demostren que els models
\nquasi-circulars de formes d’ona que inclouen modes subdominants redueixen el biaix
\nen alguns paràmetres com la distància i el ràtio de massa, respecte a models sense
\nmodes subdominants.
\nPer altra banda, durant el doctorat també s’han estudiat les limitacions de dues
\naproximacions utilitzades habitualment per models d’ona quasi-circulars amb espins
\nprecessants, veure Cap. 6. Aquestes dues aproximacions s’han analitzat emprant
\núnicament simulacions de relativitat numèrica incloent modes subdominants. Els resultats
\nobtinguts confirmen el bon funcionament de les aproximacions pels modes
\ndominants (2; 2), mentre que pel modes subdominants s’observa una degradació important
\ndegut a diferent causes depenent del mode estudiat, per exemple, els modes
\n(2; 1) són molt sensibles a les asimetries entre modes que les aproximacions negligeixen,
\nmentre que els modes (4; 3) i (3; 2) pateixen mescla de modes en la part
\ndel decaïment de l’ona que les aproximacions no tenen en compte.
\nFinalment, s’ha analitzat la sensibilitat de dos algorismes de cerca emprats per les
\ncol laboracions LIGO i Virgo durant el segon període d’observació O2 per detectar
\nsenyals completes d’ones gravitacionals procedents de binàries de forats negres eccèntriques,
\nveure Cap. 7. En aquest treball preliminar s’ha quantificat l’impacte
\nde l’excentricitat sobre dos algorismes de cerca: un codi de filtrat adaptat basat en
\nel coneixement de la morfologia de la senyal, i un codi de cerca sense modelat. En
\naquest estudi s’estima per primera vegada la sensibilitat d’ambdós algorismes injectant
\nsenyals excèntriques calculades a partir de simulacions de relativitat numèrica incloent
\nespins alineats amb el moment angular orbital del sistema. Els resultats obtinguts
\nmostren una major degradació de la sensibilitat de l’algorisme de filtrat adaptat a
\nmesura que l’excentricitat augmenta, mentre que la sensibilitat de l’algorisme sense
\nmodelat no es veu quasi afectada per l’increment de l’excentricitat, i per tant, es pot
\nidentificar aquest darrer com una eina robusta per a la detecció de senyals excèntriques.

Fetched live from OpenAlex and de-inverted. Abstracts are not stored in this database: the inverted indexes are 8.6 GB of the frame’s 9.3 GB of text, and the host has 13 GB free.