Resumen - Susurros del Universo Temprano: El Ringdown de los Agujeros Negros Primitivos

Susurros del Universo Temprano: El Ringdown de los Agujeros Negros Primitivos

2025-07-10 11:46:29

{"Chen Yuan","Zhen Zhong","Qing-Guo Huang"}

{astro-ph.CO,gr-qc,hep-th}

Este documento investiga el fondo estocástico de ondas gravitacionales (SGWB) generado por la fase de ringdown de los agujeros negros primordiales (PBH) formados en el universo temprano. La señal de ringdown es independiente del mecanismo de formación de los PBH, lo que hace que el SGWB resultante sea una herramienta de exploración de los PBHs no dependiente del modelo. Los autores calculan numéricamente la forma de onda de ringdown y derivan el SGWB correspondiente. Muestran que tal señal podría ser detectada por futuras redes de relojes de pulsar (PTA) para PBH más pesados que la masa solar. Además, evalúan el SGWB de la fusión de PBH binarios y demuestran que se encuentra dentro de los intervalos de sensibilidad de los interferometros terrestres de próxima generación como Cosmic Explorer y Einstein Telescope, sugiriendo una estrategia de observación de banda múltiple para explorar el escenario de materia oscura de los PBH. Se hypothesiza que los agujeros negros primordiales se formaron en el universo temprano mediante mecanismos como el colapso gravitacional de regiones superdensas, transiciones de fase de primer orden o el colapso de cuerdas cósmicas. Una amplia gama de escenarios cosmológicos predice diferentes SGWBs estocásticos asociados con la formación de PBH. La señal de ringdown es un subproducto inevitable de la formación del agujero negro. Como resultado, el SGWB de ringdown es una herramienta potencial para la búsqueda de PBH de manera no dependiente del modelo. Los autores calculan el SGWB que surge del ringdown de los PBH en el universo temprano y también calculan el SGWB de la fusión de PBH binarios. Discuten las implicaciones astrophysicas con futuros detectores de ondas gravitacionales. El SGWB generado por la fusión de PBH binarios se muestra en la Fig. 2. Encontran que los binarios de PBH con masas que van desde la masa solar hasta escalas intermedias pueden producir un SGWB que se encuentra dentro del rango de sensibilidad de los detectores de ondas gravitacionales terrestres futuros como Cosmic Explorer (CE) y Einstein Telescope (ET). Esto permite una estrategia de banda múltiple prometedora: las señales de ringdown podrían ser exploradas por PTAs en el rango de sub-nanohercios a nanohercios, mientras que las señales correspondientes de fusión podrían ser detectadas a frecuencias más altas por detectores terrestres. Los autores también discuten las restricciones sobre la abundancia de PBH por futuros detectores de ondas gravitacionales. Estiman el ratio de señal-a-ruido (SNR) del SGWB de ringdown por PTAs y calculan el límite superior de fpbh. Encuentran que el SKA será capaz de restringir los PBH con masas desde la masa solar hasta escalas intermedias hasta fpbh ∼ O(0.1), proporcionando una manera alternativa de buscar o restringir la población de PBH. Los autores subrayan el poder del SGWB de ringdown para explorar la existencia y las propiedades de los PBH en una amplia gama de masas. La naturaleza inevitable del SGWB de ringdown lo hace una herramienta única para los PBH, que es independiente de los canales de formación de los PBH.