@MastersThesis{Pereira:2015:HoDeTa,
author = "Pereira, Fabr{\'{\i}}cia de Almeida",
title = "Coalesc{\^e}ncia de buracos negros desde os estelares aos
supermassivos: horizontes de detectabilidade e taxas de eventos",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-02-20",
keywords = "ondas gravitacionais, buracos negros, modelos de
forma{\c{c}}{\~a}o, horizontes de detectabilidade, taxas de
eventos, gravitational waves, black holes, formation models,
detectability horizon, event rates.",
abstract = "Desde a predi{\c{c}}{\~a}o te{\'o}rica das ondas gravitacionais
(OGs), derivadas das equa{\c{c}}{\~o}es de campo da Teoria da
Relatividade Geral (TRG), surgiram grandes esfor{\c{c}}os para
sua detec{\c{c}}{\~a}o direta. No entanto, apesar do
avan{\c{c}}o de detectores da radia{\c{c}}{\~a}o gravitacional
e modelos te{\'o}ricos que sugerem cen{\'a}rios
prop{\'{\i}}cios para a observa{\c{c}}{\~a}o das ondas
gravitacionais, ainda n{\~a}o houve a detec{\c{c}}{\~a}o desse
sinal. Nesse aspecto, os objetivos deste trabalho s{\~a}o as
estimativas dos horizontes de detectabilidade para os detectores
interferom{\'e}tricos terrestres (LIGO, VIRGO, KAGRA e ET),
espaciais (LISA, BBO, DECIGO e GEOGRAWI) e o experimento
\emph{Pulsar Timing Array} (PTA) e as estimativas das taxas de
coalesc{\^e}ncia de bin{\'a}rias de buracos negros para esses
interfer{\^o}metros. Dessa forma, abordamos neste trabalho os
buracos negros, desde massas estelares at{\'e} supermassivos
(\$\sim\$10 - \$10^{9}\$M), como candidatos a fontes
astrof{\'{\i}}sicas emissoras da radia{\c{c}}{\~a}o
gravitacional. Consideramos a coalesc{\^e}ncia de sistemas
bin{\'a}rios de buracos negros como um cen{\'a}rio bastante
promissor para a detec{\c{c}}{\~a}o de ondas gravitacionais.
Analisamos cada fase deste processo de coalesc{\^e}ncia, que
s{\~a}o marcadas pela \emph{inspiral}, fus{\~a}o
\emph{(merger)} e \emph{ringdown}, para obtermos as estimativas
dos horizontes de detectabilidade. Para isso, foram utilizadas
formas de onda anal{\'{\i}}ticas para cada fase da
coalesc{\^e}ncia. Adotamos ainda, v{\'a}rios modelos de
forma{\c{c}}{\~a}o para a evolu{\c{c}}{\~a}o de bin{\'a}rias
de buracos negros para a obten{\c{c}}{\~a}o das taxas de eventos
para alguns detectores. Os resultados obtidos para os horizontes
de detectabilidade dos detectores espaciais forneceram alcances em
\emph{redshifts} muito altos, para os detectores terrestres, o
que mostrou-se mais promissor foi o projeto ET, enquanto o
experimento PTA apresentou-se em acordo com outros trabalhos da
literatura. Quanto aos modelos de forma{\c{c}}{\~a}o, os buracos
negros de massas estelares (BNEs) mostraram maiores taxas de
detec{\c{c}}{\~o}es em interfer{\^o}metros terrestres, como
aLIGO. Os buracos negros de massas intermedi{\'a}rias (BNMIs)
necessitam de mais estudos, uma vez que os modelos apresentam-se
imprecisos, enquanto os modelos de buracos negros supermassivos
(BNSMs) apresentaram taxas mais promissoras para os detectores
espaciais. A detec{\c{c}}{\~a}o direta das OGs proveniente de
buracos negros em sua ampla faixa de massa poder{\'a} validar
e/ou descartar v{\'a}rios modelos te{\'o}ricos de
forma{\c{c}}{\~a}o existentes. ABSTRACT: Since the theoretical
prediction of the gravitational waves (GWs), derived from the
field equations of the General Relativity Theory (GRT), there have
been great efforts for their direct detection. However, despite
the progress of the detectors of gravitational waves and the
theoretical models that suggest favorable scenarios for the
observation of such waves, there has been so far no direct
detection of this signal. In this respect, the aim of this work is
to estimate: a) the horizons of detectability for terrestrial
(LIGO, VIRGO, KAGRA and ET) and space (LISA, BBO, DECIGO and
GEOGRAWI) interferometric detectors, and the Pulsar Timing
experiment Array (PTA); and b) the coalescence rates of binary
black holes for these interferometers and PTA. Thus, we consider
in the present work the black holes, from stellar to supermassive
ones (\$\sim\$10 - \$10^{9}\$M), as candidates for
astrophysical sources of gravitational radiation. Thus, we
consider that the coalescence of binary black hole systems is a
very promising scenario for the detection of gravitational waves.
We then analyze each phase of the coalescence process, which
consists of inspiral, merger and ringdown, to obtain estimates of
the horizons of detectability. To this end, analytical waveforms
are used for each phase of coalescence. We also adopted various
models of formation and evolution for the binary black holes for
obtaining event rates for some detectors. The results obtained for
the horizons of detectability for space-based detectors provide
high redshifts ranges, for terrestrial detectors the most
promising is the ET project, whereas for the PTA experiment the
results are in accordance with other studies in the literature.
Concerning the models of formation, black holes of stellar masses
(BHSMs) show higher detection rates for terrestrial
interferometers, such as ALIGO and ET. The black holes of
intermediate masses (BHIMs) require further studies, since the
present models are inaccurate, whereas models for supermassive
black holes (BNSMs) present the most promising rates for
space-based interferometers. The direct detection of GWs from
black holes (stellar, intermediate and supermassive) can validate
and/or discard several theoretical models of their formations.",
committee = "Aguiar, Odylio Denys (presidente) and Ara{\'u}jo, Jos{\'e}
Carlos Neves de (orientador) and Costa, Cesar Augusto and Marinho
Junior, Rubens de Melo",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Black holes coalescence from stellar mass to supermassive:
Detectability horizon and event rate",
language = "pt",
pages = "97",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3HSE8J2",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3HSE8J2",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}