Synthetic Multi–Messenger Catalogs for Gravitational-Wave Cosmology
Nome: RANIER MENOTE LEMES SILVA
Data de publicação: 06/02/2026
Banca:
Nome |
Papel |
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| CLECIO ROQUE DE BOM | Examinador Interno |
| FELIPE ANDRADE-OLIVEIRA | Examinador Externo |
| LUCA AMENDOLA | Examinador Externo |
| ODYLIO AGUIAR | Examinador Externo |
| RICCARDO STURANI | Examinador Interno |
Páginas
Resumo: No cenário cosmológico atual, as ondas gravitacionais (OGs) vêm gradualmente se estabelecendo como uma nova e poderosa classe de indicadores de distância cosmológica, oferecendo uma via independente para sondar a história da expansão do Universo além da tradicional escada de distâncias eletromagnética. Com o advento dos observatórios de ondas gravitacionais de terceira geração (3G), como o Einstein Telescope e o Cosmic Explorer, espera-se que o número de coalescências de binárias compactas detectadas aumente em ordens de magnitude, inaugurando uma era rica em dados para a cosmologia multimensageira. Esse novo regime observacional demanda o desenvolvimento de estruturas de simulação capazes de produzir catálogos sintéticos realistas e estatisticamente controlados que combinem, de forma consistente, sinais de ondas gravitacionais, contrapartidas eletromagnéticas e populações de galáxias hospedeiras em um contexto cosmológico.
Nesta tese, desenvolvemos um arcabouço abrangente para a construção de catálogos sintéticos multimensageiros voltados à cosmologia de ondas gravitacionais. A metodologia integra modelos astrofisicamente motivados para populações de binárias compactas (sistemas BBH, BNS e BHNS), densidades de taxa de fusão, propriedades de galáxias hospedeiras derivadas do catálogo sintético de galáxias LSST CosmoDC2, configurações realistas de redes de detectores, prescrições de formas de onda e a modelagem de contrapartidas eletromagnéticas, incluindo emissão de quilonovas nas bandas fotométricas do LSST. Os catálogos resultantes fornecem conjuntos completos de parâmetros intrínsecos e extrínsecos das fontes, critérios de detectabilidade pela rede, estimativas de incertezas de parâmetros baseadas em técnicas de matriz de Fisher, informações de localização no céu e propriedades fotométricas das contrapartidas eletromagnéticas.
Realizamos uma caracterização estatística detalhada dos catálogos gerados, quantificando taxas de detecção, incertezas de parâmetros, correlações e efeitos de seleção para diferentes redes de detectores, ciclos de operação e modelos de formas de onda. Ênfase particular é dada ao impacto das configurações de detectores de próxima geração na localização no céu, na precisão em distância e na detectabilidade de contrapartidas de quilonova em levantamentos do tipo LSST.
Como primeira aplicação cosmológica, empregamos os catálogos sintéticos para realizar análises de sirenes brilhantes, prevendo restrições sobre a constante de Hubble e outros parâmetros cosmológicos sob cenários observacionais realistas. Nossos resultados demonstram que futuros conjuntos de dados multimensageiros permitirão medições cosmológicas de alta precisão, oferecendo uma sonda competitiva e independente da expansão cósmica e abrindo novas possibilidades para testar modelos cosmológicos e física fundamental.
O arcabouço sintético multimensageiro desenvolvido neste trabalho constitui uma ferramenta flexível e extensível, projetada para apoiar a preparação da comunidade para os próximos levantamentos de ondas gravitacionais, permitindo estudos controlados de populações astrofísicas, estratégias observacionais e inferência cosmológica na era da astronomia de ondas gravitacionais de terceira geração.
