Searches for Binary Mergers with Sub-solar Mass Components in Data from the First Part of LIGO--Virgo--KAGRA's Fourth Observing Run
Este artículo reporta una búsqueda nula de fusiones de binarias compactas con masa subsolar utilizando datos de LIGO-Virgo-KAGRA de la primera parte de la cuarta campaña de observación, estableciendo límites superiores estrictos sobre sus tasas de fusión y, en consecuencia, restringiendo los modelos de agujeros negros primordiales y materia oscura disipativa como candidatos potenciales a materia oscura.
Autores originales: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, A. G. Abac, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, A. Adam, C. Adamcewicz, S. Adhicary, D. Adhikari, N. Adhikari, R. X. Adhikari, V. K. Adkins, S. Afroz, A. Agapito, D. Agarwal, M. Agathos, N. Aggarwal, S. Aggarwal, O. D. Aguiar, I. -L. Ahrend, L. Aiello, A. Ain, P. Ajith, T. Akutsu, S. Albanesi, L. Albers, W. Ali, S. Al-Kershi, C. Alléné, A. Allocca, S. Al-Shammari, P. A. Altin, S. Alvarez-Lopez, W. Amar, O. Amarasinghe, A. Amato, F. Amicucci, C. Amra, C. Anand, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Andia, M. Ando, M. Andrés-Carcasona, J. L. Andrey, T. Andrić, J. Anglin, J. Anna, S. Ansoldi, J. M. Antelis, S. Antier, M. Aoumi, E. Z. Appavuravther, S. Appert, S. K. Apple, K. Arai, A. Araya, M. C. Araya, M. Arca Sedda, F. Arciprete, J. S. Areeda, N. Aritomi, F. Armato, S. Armstrong, N. Arnaud, M. Arogeti, S. M. Aronson, G. Ashton, Y. Aso, L. Asprea, M. Assiduo, S. Assis de Souza Melo, S. M. Aston, P. Astone, F. Attadio, F. Aubin, K. AultONeal, G. Avallone, E. A. Avila, S. Babak, C. Badger, S. Bae, S. Bagnasco, L. Baiotti, R. Bajpai, T. Baka, K. A. Baker, T. Baker, G. Balbi, G. Baldi, N. Baldicchi, M. Ball, G. Ballardin, S. W. Ballmer, S. Banagiri, B. Banerjee, D. Bankar, T. M. Baptiste, P. Baral, M. Baratti, J. C. Barayoga, K. Baric, B. C. Barish, D. Barker, N. Barman, P. Barneo, F. Barone, B. Barr, M. Barrios, L. Barsotti, M. Barsuglia, D. Barta, M. A. Barton, I. Bartos, A. Basalaev, R. Bassiri, A. Basti, M. Bawaj, P. Baxi, J. C. Bayley, A. C. Baylor, P. A. Baynard II, M. Bazzan, V. M. Bedakihale, F. Beirnaert, M. Bejger, D. Belardinelli, A. S. Bell, C. Bellani, L. Bellizzi, D. Beltran-Martinez, W. Benoit, I. Bentara, M. Ben Yaala, S. Bera, F. Bergamin, B. K. Berger, S. Bernuzzi, M. Beroiz, C. P. L. Berry, I. Berry, D. Bersanetti, T. Bertheas, A. Bertolini, J. Betzwieser, D. Beveridge, G. Bevilacqua, N. Bevins, R. Bhandare, R. Bhatt, A. Bhattacharjee, D. Bhattacharjee, S. Bhattacharyya, S. Bhaumik, V. Biancalana, A. Bianchi, F. Bianchi, I. A. Bilenko, G. Billingsley, A. Binetti, S. Bini, C. Binu, S. Biot, O. Birnholtz, S. Biscoveanu, A. Bisht, M. Bitossi, M. -A. Bizouard, S. Blaber, J. K. Blackburn, L. A. Blagg, C. D. Blair, D. G. Blair, N. Bode, N. Boettner, P. Bogdan, G. Boileau, M. Boldrini, G. N. Bolingbroke, A. Bolliand, L. D. Bonavena, R. Bondarescu, F. Bondu, V. A. Bonhomme, E. Bonilla, M. S. Bonilla, A. Bonino, R. Bonnand, A. Borchers, N. Borghi, V. Boschi, S. Bose, V. Bossilkov, Y. Bothra, A. Boudon, M. Boyle, A. Bozzi, C. Bradaschia, M. J. Brady, P. R. Brady, A. Branch, M. Branchesi, T. Briant, A. Brillet, M. Brinkmann, P. Brockill, E. Brockmueller, A. F. Brooks, B. C. Brown, D. D. Brown, M. L. Brozzetti, S. Brunett, G. Bruno, R. Bruntz, J. Bryant, Y. Bu, F. Bucci, J. Buchanan, O. Bulashenko, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, K. Burtnyk, R. Buscicchio, D. Buskulic, C. Buy, R. L. Byer, R. Cabrita, V. Cáceres-Barbosa, L. Cadonati, G. Cagnoli, C. Cahillane, A. Calafat, T. A. Callister, E. Calloni, S. R. Callos, G. Caneva Santoro, K. C. Cannon, H. Cao, L. A. Capistran, E. Capocasa, G. Capoccia, E. Capote, G. Capurri, G. Carapella, F. Carbognani, K. J. Cardona-Martínez, M. Carlassara, J. B. Carlin, T. K. Carlson, M. F. Carney, M. Carpinelli, G. Carrillo, J. J. Carter, G. Carullo, A. Casallas-Lagos, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S. Caudill, M. Cavaglià, R. Cavalieri, G. Cella, S. Cepic, P. Cerdá-Durán, E. Cesarini, N. Chabbra, W. Chaibi, A. Chakraborty, P. Chakraborty, S. Chakraborty, S. Chalathadka Subrahmanya, R. Chalmers, C. Chan, J. C. L. Chan, M. Chan, K. Chang, P. Charlton, E. Chassande-Mottin, C. Chatterjee, Debarati Chatterjee, Deep Chatterjee, M. Chaturvedi, S. Chaty, A. Chen, A. H. -Y. Chen, D. Chen, H. Chen, H. Y. Chen, S. Chen, Y. Chen, G. Cheng, H. P. Cheng, P. Chessa, T. Cheunchitra, H. T. Cheung, S. Y. Cheung, F. Chiadini, G. Chiarini, A. Chiba, A. Chincarini, D. Chintala, M. L. Chiofalo, A. Chiummo, C. Chou, S. Choudhary, N. Christensen, S. S. Y. Chua, G. Ciani, P. Ciecielag, M. Cieślar, M. Cifaldi, B. Cirok, F. Clara, J. A. Clark, T. A. Clarke, P. Clearwater, S. Clesse, F. Cleva, S. M. Clyne, E. Coccia, E. Codazzo, P. -F. Cohadon, D. E. Cohen, S. Colace, E. Colangeli, O. Cole, M. Colleoni, C. G. Collette, J. Collins, S. Colloms, A. Colombo, C. M. Compton, G. Connolly, L. Conti, T. R. Corbitt, I. Cordero-Carrión, S. Corezzi, N. J. Cornish, I. Coronado, A. Corsi, L. A. Corubolo, L. Cotnoir, R. Cottingham, M. W. Coughlin, P. Couvares, D. M. Coward, D. C. Coyne, R. Coyne, A. Cozzumbo, J. D. E. Creighton, T. D. Creighton, S. Crook, R. Crouch, J. Csizmazia, J. R. Cudell, T. J. Cullen, A. Cumming, E. Cuoco, M. Cusinato, L. V. Da Conceição, T. Dal Canton, S. Dall'Osso, S. Dal Pra, G. Dálya, O. Dan, Y. Dang, B. D'Angelo, S. Danilishin, S. D'Antonio, K. Danzmann, K. E. Darroch, L. P. Dartez, R. Das, A. Dasgupta, V. Dattilo, A. Daumas, I. Dave, A. Davenport, M. Davier, T. F. Davies, D. Davis, L. Davis, M. C. Davis, P. Davis, E. J. Daw, M. Dax, J. De Bolle, M. Deenadayalan, J. Degallaix, M. De Laurentis, C. J. Delgado Mendez, F. De Lillo, S. Della Torre, W. Del Pozzo, O. M. del Rio, A. Demagny, F. De Marco, G. Demasi, F. De Matteis, N. Demos, T. Dent, A. Depasse, N. DePergola, R. De Pietri, R. De Rosa, C. De Rossi, M. Desai, V. Deshmukh, R. De Simone, S. Determan, A. Dhani, R. Dhurkunde, R. Diab, C. Diaz, M. C. Díaz, M. Di Cesare, G. Dideron, T. Dietrich, L. Di Fiore, C. Di Fronzo, M. Di Giovanni, T. Di Girolamo, D. Diksha, J. Ding, S. Di Pace, I. Di Palma, D. Di Piero, F. Di Renzo, Divyajyoti, A. Dmitriev, J. P. Docherty, Z. Doctor, N. Doerksen, E. Dohmen, A. Doke, A. Domiciano De Souza, L. D'Onofrio, F. Donovan, K. L. Dooley, T. Dooney, S. Doravari, O. Dorosh, F. Dosopoulou, W. J. D. Doyle, M. Drago, J. C. Driggers, M. Dubois, R. R. Dumbreck, L. Dunn, U. Dupletsa, D. D'Urso, P. Dutta Roy, H. Duval, P. -A. Duverne, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Eberhardt, M. Ebersold, T. Eckhardt, G. Eddolls, A. Effler, J. Eichholz, H. Einsle, M. Eisenmann, R. A. Eisenstein, M. Emma, K. Endo, R. Enficiaud, L. Errico, R. Espinosa, M. Esposito, R. C. Essick, H. Estellés, T. Etzel, M. Evans, T. Evstafyeva, B. E. Ewing, J. M. Ezquiaga, F. Fabrizi, V. Fafone, S. Fairhurst, X. Fan, A. M. Farah, B. Farr, W. M. Farr, M. Favata, M. Fays, M. Fazio, J. Feicht, M. M. Fejer, J. Feldhusen, E. Fenyvesi, J. Fernandes, T. Fernandes, D. Fernando, S. Ferraiuolo, T. A. Ferreira, M. Ferrer, F. Fidecaro, P. Figura, A. Fiori, I. Fiori, M. Fishbach, R. P. Fisher, R. Fittipaldi, V. Fiumara, R. Flaminio, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, E. Floden, H. Fong, J. A. Font, F. Fontinele-Nunes, C. Foo, B. Fornal, P. W. F. Forsyth, K. Franceschetti, A. Franco-Ordovas, F. Frappez, S. Frasca, F. Frasconi, J. P. Freed, Z. Frei, A. Freise, O. Freitas, R. Frey, W. Frischhertz, P. Fritschel, V. V. Frolov, M. Fuentes-Garcia, S. Fujii, T. Fujimori, P. Fulda, M. Fyffe, B. Gadre, J. R. Gair, S. Galaudage, V. Galdi, R. Gamba, A. Gamboa, S. Gamoji, A. Ganguly, B. Garaventa, P. García Abia, J. García-Bellido, C. García-Quirós, J. W. Gardner, S. Garg, J. Gargiulo, X. Garrido, A. Garron, F. Garufi, P. A. Garver, C. Gasbarra, B. Gateley, F. Gautier, V. Gayathri, T. Gayer, G. Gemme, A. Gennai, V. Gennari, J. George, R. George, O. Gerberding, L. Gergely, Archisman Ghosh, Sayantan Ghosh, Shaon Ghosh, Shrobana Ghosh, Suprovo Ghosh, Tathagata Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, D. R. Gibson, C. Gier, S. Gkaitatzis, J. Glanzer, F. Glotin, J. Godfrey, R. V. Godley, P. Godwin, A. S. Goettel, E. Goetz, J. Golomb, S. Gomez Lopez, G. González, P. Goodarzi, S. Goode, A. Goodwin-Jones, M. Gosselin, C. Gostiaux, R. Gouaty, D. W. Gould, K. Govorkova, A. Grado, A. E. Granados, M. Granata, V. Granata, S. Gras, P. Grassia, C. Gray, R. Gray, G. Greco, A. C. Green, L. Green, S. M. Green, S. R. Green, A. M. Gretarsson, E. M. Gretarsson, H. K. Griffin, D. Griffith, H. L. Griggs, G. Grignani, C. Grimaud, H. Grote, S. Grunewald, D. Guerra, A. G. Guerrero, D. Guetta, G. M. Guidi, T. Guidry, H. K. Gulati, F. Gulminelli, A. M. Gunny, H. Guo, W. Guo, Y. Guo, Anuradha Gupta, I. Gupta, N. C. Gupta, S. K. Gupta, V. Gupta, N. Gupte, J. Gurs, N. Gutierrez, N. Guttman, F. Guzman, D. Haba, M. Haberland, S. Haino, E. D. Hall, E. Z. Hamilton, G. Hammond, M. Haney, J. Hanks, C. Hanna, M. D. Hannam, O. A. Hannuksela, H. Hansen, J. Hanson, R. Harada, A. R. Hardison, S. Harikumar, K. Haris, I. Harley-Trochimczyk, T. Harmark, J. Harms, G. M. Harry, I. W. Harry, J. Hart, M. T. Hartman, B. Haskell, C. J. Haster, K. Haughian, H. Hayakawa, K. Hayama, A. Heffernan, D. Hegde, M. C. Heintze, J. Heinze, J. Heinzel, H. Heitmann, F. Hellman, A. F. Helmling-Cornell, G. Hemming, O. Henderson-Sapir, M. Hendry, I. S. Heng, M. H. Hennig, C. Henshaw, M. Heurs, A. L. Hewitt, J. Heynen, J. Heyns, S. Higginbotham, S. Hild, S. Hill, Y. Himemoto, N. Hirata, C. Hirose, D. Hofman, B. E. Hogan, N. A. Holland, K. Holley-Bockelmann, I. J. Hollows, D. E. Holz, L. Honet, K. M. Hoops, D. J. Horton-Bailey, J. Hough, S. Hourihane, N. T. Howard, E. J. Howell, C. G. Hoy, C. A. Hrishikesh, P. Hsi, H. -F. Hsieh, H. -Y. Hsieh, C. Hsiung, S. -H. Hsu, W. -F. Hsu, Q. Hu, H. Y. Huang, Y. Huang, Y. T. Huang, A. D. Huddart, B. Hughey, V. Hui, S. Husa, L. Iampieri, G. A. Iandolo, M. Ianni, G. Iannone, J. Iascau, K. Ide, R. Iden, A. Ierardi, S. Ikeda, H. Imafuku, Y. Inoue, G. Iorio, P. Iosif, J. Irwin, R. Ishikawa, T. Ishikawa, M. Isi, K. S. Isleif, Y. Itoh, S. Iwaguchi, M. Iwaya, B. R. Iyer, C. D. Jackson, C. Jacquet, P. -E. Jacquet, T. Jacquot, S. J. Jadhav, S. P. Jadhav, M. Jain, T. Jain, A. L. James, K. Jani, J. Janquart, N. N. Janthalur, S. Jaraba, P. Jaranowski, R. Jaume, W. Javed, M. Jensen, W. Jia, J. Jiang, H. -B. Jin, G. R. Johns, N. A. Johnson, R. Johnston, N. Johny, D. H. Jones, D. I. Jones, R. Jones, H. E. Jose, P. Joshi, S. K. Joshi, G. Joubert, J. Ju, L. Ju, I. L. Juarez-Reyes, K. Jung, J. Junker, V. Juste, H. B. Kabagoz, T. Kajita, I. Kaku, V. Kalogera, M. Kalomenopoulos, M. Kamiizumi, N. Kanda, S. Kandhasamy, G. Kang, J. B. Kanner, S. A. KantiMahanty, S. J. Kapadia, D. P. Kapasi, M. Karthikeyan, M. Kasprzack, H. Kato, T. Kato, E. Katsavounidis, W. Katzman, R. Kaushik, K. Kawabe, R. Kawamoto, D. Keitel, S. A. Kemper, L. J. Kemperman, J. Kennington, F. A. Kerkow, R. Kesharwani, J. S. Key, R. Khadela, S. Khadka, S. S. Khadkikar, F. Y. Khalili, F. Khan, T. Khanam, M. Khursheed, N. M. Khusid, W. Kiendrebeogo, N. Kijbunchoo, C. Kim, J. C. Kim, K. Kim, M. H. Kim, S. Kim, Y. -M. Kim, C. Kimball, K. Kimes, M. Kinnear, J. S. Kissel, S. Klimenko, A. M. Knee, E. J. Knox, N. Knust, K. Kobayashi, S. M. Koehlenbeck, G. Koekoek, K. Kohri, K. Kokeyama, S. Koley, P. Kolitsidou, A. E. Koloniari, K. Komori, K. Kompanets, A. K. H. Kong, A. Kontos, K. Kopczuk, L. M. Koponen, M. Korobko, X. Kou, A. Koushik, N. Kouvatsos, M. Kovalam, T. Koyama, D. B. Kozak, E. Kraja, S. L. Kranzhoff, V. Kringel, N. V. Krishnendu, S. Kroker, A. Królak, K. Kruska, J. Kubisz, G. Kuehn, A. Kulur Ramamohan, Achal Kumar, Anil Kumar, Praveen Kumar, Prayush Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, Sumit Kumar, J. Kume, K. Kuns, N. Kuntimaddi, S. Kuroyanagi, S. Kuwahara, K. Kwak, K. Kwan, S. Kwon, G. Lacaille, D. Laghi, A. H. Laity, A. Lakhal, E. Lalande, M. Lalleman, S. Lalvani, M. Landry, R. N. Lang, J. Lange, R. Langgin, B. Lantz, I. La Rosa, A. Lartaux-Vollard, P. D. Lasky, L. Lavezzi, J. Lawrence, M. Laxen, C. Lazarte, A. Lazzarini, C. Lazzaro, P. Leaci, L. Leali, Y. K. Lecoeuche, H. W. Lee, J. Lee, K. Lee, R. -K. Lee, R. Lee, Sungho Lee, Sunjae Lee, Y. Lee, I. N. Legred, J. Lehmann, L. Lehner, M. Le Jean, A. Lemaître, M. Lenti, M. Leonardi, M. Lequime, N. Leroy, M. Lesovsky, N. Letendre, M. Lethuillier, S. E. Levin, Y. Levin, S. Lexmond, K. Leyde, K. L. Li, T. G. F. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, Q. Liang, A. Lihos, E. T. Lin, F. Lin, L. C. -C. Lin, Y. -C. Lin, C. Lindsay, S. D. Linker, A. Liu, G. C. Liu, Jian Liu, S. Liu, F. Llamas Villarreal, J. Llobera-Querol, R. K. L. Lo, J. -P. Locquet, S. C. G. Loggins, M. R. Loizou, L. T. London, A. Longo, D. Lopez, M. Lopez Portilla, M. Lorenzini, A. Lorenzo-Medina, V. Loriette, M. Lormand, G. Losurdo, E. Lotti, T. P. Lott IV, J. D. Lough, H. A. Loughlin, C. O. Lousto, N. Low, N. Lu, L. Lucchesi, H. Lück, O. Lukina, D. Lumaca, A. P. Lundgren, L. Lunghini, A. W. Lussier, X. Ma, D. M. Macleod, I. A. O. MacMillan, A. Macquet, S. S. Madekar, K. Maeda, S. Maenaut, S. S. Magare, R. M. Magee, E. Maggio, R. Maggiore, M. Magnozzi, P. Mahapatra, M. Mahesh, S. Majhi, E. Majorana, C. N. Makarem, E. Makelele, D. Malakar, J. A. Malaquias-Reis, U. Mali, S. Maliakal, A. Malik, L. Mallick, A. -K. Malz, N. Man, M. Mancarella, V. Mandic, V. Mangano, B. Mannix, G. L. Mansell, M. Manske, M. Mantovani, M. Mapelli, S. Marchetti, C. Marinelli, F. Marion, A. S. Markosyan, A. Markowitz, E. Maros, S. Marsat, F. Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, B. B. Martinez, D. A. Martinez, M. Martinez, V. Martinez, A. Martini, J. C. Martins, D. V. Martynov, E. J. Marx, A. Mascioli, L. Massaro, A. Masserot, M. Masso-Reid, T. Masters, S. Mastrogiovanni, G. Mastropasqua, T. Matcovich, M. Matiushechkina, A. Matte-Landry, L. Maurin, N. Mavalvala, N. Maxwell, G. McCarrol, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, L. I. McDermott, S. McEachin, C. McElhenny, G. I. McGhee, K. B. M. McGowan, J. McIver, A. McLeod, T. McRae, R. McTeague, D. Meacher, B. N. Meagher, R. Mechum, Q. Meijer, A. Melatos, C. S. Menoni, F. Mera, R. A. Mercer, L. Mereni, K. Merfeld, E. L. Merilh, G. Merino, J. R. Mérou, J. D. Merritt, M. Merzougui, C. Messick, B. Mestichelli, M. Meyer-Conde, F. Meylahn, A. Mhaske, A. Miani, H. Miao, I. Michaloliakos, C. Michel, Y. Michimura, H. Middleton, D. P. Mihaylov, S. J. Miller, M. Millhouse, E. Milotti, V. Milotti, Y. Minenkov, E. M. Minihan, Ll. M. Mir, L. Mirasola, C. -A. Miritescu, A. Mishra, C. Mishra, T. Mishra, A. L. Mitchell, J. G. Mitchell, O. Mitchem, S. Mitra, V. P. Mitrofanov, K. Mitsuhashi, R. Mittleman, O. Miyakawa, S. Miyoki, G. Mo, L. Mobilia, S. R. P. Mohapatra, S. R. Mohite, M. Molina-Ruiz, M. Mondin, M. Montani, C. J. Moore, D. Moraru, A. More, S. More, C. Moreno, E. A. Moreno, G. Moreno, A. Moreso Serra, C. Morgan, S. Morisaki, Y. Moriwaki, G. Morras, A. Moscatello, M. Mould, B. Mours, C. M. Mow-Lowry, L. Muccillo, F. Muciaccia, Arunava Mukherjee, D. Mukherjee, Samanwaya Mukherjee, Soma Mukherjee, Subroto Mukherjee, Suvodip Mukherjee, N. Mukund, A. Mullavey, C. L. Mungioli, M. Murakoshi, P. G. Murray, D. Nabari, S. L. Nadji, S. Nadji, A. Nagar, N. Nagarajan, K. Nakagaki, K. Nakamura, H. Nakano, M. Nakano, D. Nanadoumgar-Lacroze, D. Nandi, V. Napolano, S. U. Naqvi, P. Narayan, I. Nardecchia, T. Narikawa, H. Narola, L. Naticchioni, R. K. Nayak, J. Neeson, L. Negri, A. Nela, C. Nelle, A. Nelson, T. J. N. Nelson, A. Nemmani, M. Nery, A. Neunzert, M. Newell, S. Ng, L. Nguyen Quynh, A. B. Nielsen, Y. Nishino, A. Nishizawa, S. Nissanke, W. Niu, F. Nocera, J. Noller, M. Norman, C. North, J. Novak, R. Nowicki, J. F. Nuño Siles, G. Nurbek, L. K. Nuttall, K. Obayashi, J. Oberling, C. E. Ochoa, J. O'Dell, M. Oertel, G. Oganesyan, T. O'Hanlon, M. Ohashi, F. Ohme, I. Oke, R. Omer, B. O'Neal, M. Onishi, K. Oohara, B. O'Reilly, M. Orselli, R. O'Shaughnessy, S. Oshino, C. Osthelder, I. Ota, G. Othman, D. J. Ottaway, A. Ouzriat, H. Overmier, B. J. Owen, R. Ozaki, A. E. Pace, R. Pagano, M. A. Page, A. Pai, L. Paiella, A. Pal, S. Pal, M. A. Palaia, M. Pálfi, P. P. Palma, C. Palomba, P. Palud, H. Pan, J. Pan, K. -C. Pan, P. K. Panda, Shiksha Pandey, Swadha Pandey, P. T. H. Pang, F. Pannarale, K. A. Pannone, B. C. Pant, F. H. Panther, M. Panzeri, F. Paoletti, A. Paolone, A. Papadopoulos, E. E. Papalexakis, L. Papalini, G. Papigkiotis, A. Paquis, A. Parisi, B. -J. Park, J. Park, W. Parker, G. Pascale, D. Pascucci, A. Pasqualetti, R. Passaquieti, L. Passenger, D. Passuello, O. Patane, A. V. Patel, D. Pathak, A. Patra, B. Patricelli, B. G. Patterson, K. Paul, S. Paul, E. Payne, T. Pearce, M. Pedraza, A. Pele, F. E. Peña Arellano, X. Peng, Y. Peng, S. Penn, M. D. Penuliar, A. Perego, Z. Pereira, C. Périgois, G. Perna, A. Perreca, J. Perret, S. Perriès, J. W. Perry, S. Peters, S. Petracca, C. Petrillo, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, M. Piarulli, L. Piccari, O. J. Piccinni, M. Pichot, A. Pied, M. Piendibene, F. Piergiovanni, L. Pierini, G. Pierra, V. Pierro, M. Pietrzak, M. Pillas, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, M. D. Pitkin, A. Placidi, E. Placidi, M. L. Planas, W. Plastino, C. Plunkett, R. Poggiani, E. Polini, J. Pomper, L. Pompili, J. Poon, E. Porcelli, A. S. Porter, E. K. Porter, C. Posnansky, R. Poulton, J. Powell, G. S. Prabhu, M. Pracchia, B. K. Pradhan, T. Pradier, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, G. Pratten, A. Praveen, G. Principe, G. A. Prodi, P. Prosperi, P. Prosposito, A. Puecher, J. Pullin, P. Puppo, M. Pürrer, H. Qi, M. Qiao, J. Qin, G. Quéméner, V. Quetschke, P. J. Quinonez, R. Rading, I. Rainho, S. Raja, C. Rajan, B. Rajbhandari, K. E. Ramirez, F. A. Ramis Vidal, M. Ramos Arevalo, A. Ramos-Buades, S. Ranjan, M. Ranjbar, K. Ransom, P. Rapagnani, B. Ratto, A. Ravichandran, A. Ray, V. Raymond, M. Razzano, J. Read, J. Regan, T. Regimbau, T. Reichardt, S. Reid, C. Reissel, D. H. Reitze, A. I. Renzini, B. Revenu, A. Revilla Peña, L. Ricca, F. Ricci, M. Ricci, A. Ricciardone, J. Rice, J. W. Richardson, M. L. Richardson, A. Rijal, K. Riles, H. K. Riley, S. Rinaldi, J. Rittmeyer, C. Robertson, F. Robinet, M. Robinson, A. Rocchi, L. Rolland, J. G. Rollins, A. E. Romano, R. Romano, A. Romero-Rodríguez, I. M. Romero-Shaw, J. H. Romie, S. Ronchini, T. J. Roocke, L. Rosa, T. J. Rosauer, C. A. Rose, D. Rosińska, M. P. Ross, M. Rossello-Sastre, S. Rowan, K. Rowlands, S. K. Roy, S. Roy, D. Rozza, P. Ruggi, N. Ruhama, G. H. Ruiz, E. Ruiz Morales, K. Ruiz-Rocha, V. Russ, S. Sachdev, T. Sadecki, P. Saffarieh, S. Safi-Harb, M. R. Sah, S. Saha, T. Sainrat, S. Sajith Menon, K. Sakai, Y. Sakai, M. Sakellariadou, S. Sakon, O. S. Salafia, F. Salces-Carcoba, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, M. Sallé, S. U. Salunkhe, S. Salvador, A. Salvarese, A. Samajdar, A. Sanchez, E. J. Sanchez, N. Sanchis-Gual, J. R. Sanders, E. M. Sänger, F. Santoliquido, F. Sarandrea, T. R. Saravanan, N. Sarin, P. Sarkar, A. Sasli, P. Sassi, B. Sassolas, B. S. Sathyaprakash, R. Sato, S. Sato, Yukino Sato, Yu Sato, O. Sauter, R. L. Savage, T. Sawada, H. L. Sawant, S. Sayah, V. Scacco, D. Schaetzl, M. Scheel, A. Schiebelbein, M. G. Schiworski, P. Schmidt, S. Schmidt, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, K. Schouteden, B. W. Schulte, M. Schulz, B. F. Schutz, E. Schwartz, M. Scialpi, J. Scott, S. M. Scott, R. M. Sedas, T. C. Seetharamu, M. Seglar-Arroyo, Y. Sekiguchi, D. Sellers, N. Sembo, A. S. Sengupta, E. G. Seo, J. W. Seo, V. Sequino, M. Serra, A. Sevrin, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, L. Shao, J. Sharkey, A. K. Sharma, Preeti Sharma, Priyanka Sharma, Ritwik Sharma, Sushant Sharma-Chaudhary, P. Shawhan, N. S. Shcheblanov, E. Sheridan, Z. -H. Shi, R. Shimomura, H. Shinkai, S. Shirke, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, A. Sider, H. Siegel, V. Sierra, D. Sigg, L. Silenzi, L. Silvestri, M. Simmonds, L. P. Singer, Amitesh Singh, Anika Singh, D. Singh, M. K. Singh, N. Singh, S. Singh, A. M. Sintes, V. Sipala, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, D. A. Smith, J. R. Smith, L. Smith, R. J. E. Smith, W. J. Smith, S. Soares de Albuquerque Filho, K. Somiya, I. Song, S. Soni, V. Sordini, F. Sorrentino, H. Sotani, F. Spada, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, P. Spinicelli, A. K. Srivastava, F. Stachurski, C. J. Stark, D. A. Steer, N. Steinle, J. Steinlechner, S. Steinlechner, N. Stergioulas, P. Stevens, M. StPierre, M. D. Strong, A. Strunk, A. L. Stuver, M. Suchenek, S. Sudhagar, Y. Sudo, N. Sueltmann, L. Suleiman, K. D. Sullivan, J. Sun, L. Sun, S. Sunil, J. Suresh, B. J. Sutton, P. J. Sutton, K. Suzuki, M. Suzuki, A. Svizzeretto, B. L. Swinkels, A. Syx, M. J. Szczepańczyk, P. Szewczyk, M. Tacca, M. Tagliazucchi, H. Tagoshi, K. Takada, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, S. Takano, H. Takeda, K. Takeshita, I. Takimoto Schmiegelow, M. Takou-Ayaoh, C. Talbot, M. Tamaki, N. Tamanini, D. Tanabe, K. Tanaka, S. J. Tanaka, S. Tanioka, D. B. Tanner, W. Tanner, L. Tao, R. D. Tapia, E. N. Tapia San Martín, C. Taranto, A. Taruya, J. D. Tasson, J. G. Tau, A. Tejera, R. Tenorio, H. Themann, A. Theodoropoulos, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, K. A. Thorne, E. Thrane, J. Tissino, A. Tiwari, Pawan Tiwari, Praveer Tiwari, S. Tiwari, V. Tiwari, M. R. Todd, E. Tofani, M. Toffano, A. M. Toivonen, K. Toland, A. E. Tolley, T. Tomaru, V. Tommasini, T. Tomura, H. Tong, C. Tong-Yu, A. Torres-Forné, C. I. Torrie, I. Tosta e Melo, E. Tournefier, M. Trad Nery, A. Trapananti, R. Travaglini, F. Travasso, G. Traylor, M. Trevor, M. C. Tringali, A. Tripathee, G. Troian, A. Trovato, L. Trozzo, R. J. Trudeau, T. Tsang, S. Tsuchida, K. Tsuji, L. Tsukada, K. Turbang, M. Turconi, C. Turski, H. Ubach, A. S. Ubhi, N. Uchikata, T. Uchiyama, R. P. Udall, T. Uehara, K. Ueno, V. Undheim, L. E. Uronen, T. Ushiba, M. Vacatello, H. Vahlbruch, G. Vajente, J. Valencia, M. Valentini, E. Vallejo-Pagès, S. A. Vallejo-Peña, S. Vallero, M. van Dael, E. Van den Bossche, J. F. J. van den Brand, C. Van Den Broeck, M. van der Kolk, M. van der Sluys, A. Van de Walle, J. van Dongen, K. Vandra, M. VanDyke, H. van Haevermaet, J. V. van Heijningen, P. Van Hove, J. Vanier, J. Vanosky, N. van Remortel, M. Vardaro, A. F. Vargas, V. Varma, A. Vecchio, G. Vedovato, J. Veitch, P. J. Veitch, S. Venikoudis, J. Venneberg, R. C. Venterea, P. Verdier, M. Vereecken, D. Verkindt, B. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. Vetrano, A. Veutro, A. Viceré, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, N. Villanueva Espinosa, V. Villa-Ortega, E. T. Vincent, J. -Y. Vinet, S. Viret, S. Vitale, A. Vives, L. Vizmeg, H. Vocca, D. Voigt, E. R. G. von Reis, J. S. A. von Wrangel, W. E. Vossius, L. Vujeva, S. P. Vyatchanin, J. Wack, L. E. Wade, M. Wade, K. J. Wagner, L. Wallace, E. J. Wang, H. Wang, W. H. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, G. Waratkar, J. Warner, M. Was, T. Washimi, N. Y. Washington, D. Watarai, B. Weaver, S. A. Webster, N. L. Weickhardt, M. Weinert, A. J. Weinstein, R. Weiss, L. Wen, K. Wette, C. Wheeler, J. T. Whelan, B. F. Whiting, E. G. Wickens, D. Wilken, B. M. Williams, D. Williams, M. J. Williams, N. S. Williams, J. L. Willis, B. Willke, M. Wils, L. Wilson, C. W. Winborn, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, J. Woehler, N. E. Wolfe, H. T. Wong, I. C. F. Wong, K. Wong, T. Wouters, J. L. Wright, M. Wright, B. Wu, C. Wu, D. S. Wu, H. Wu, K. Wu, Q. Wu, Z. Wu, E. Wuchner, D. M. Wysocki, V. A. Xu, Y. Xu, N. Yadav, H. Yamamoto, K. Yamamoto, T. S. Yamamoto, T. Yamamoto, R. Yamazaki, T. Yan, H. Yang, K. Z. Yang, Y. Yang, Z. Yarbrough, J. Yebana, S. -W. Yeh, A. B. Yelikar, X. Yin, J. Yokoyama, T. Yokozawa, S. Yuan, H. Yuzurihara, M. Zanolin, M. Zeeshan, T. Zelenova, J. -P. Zendri, M. Zeoli, M. Zerrad, M. Zevin, H. Zhang, L. Zhang, N. Zhang, R. Zhang, T. Zhang, C. Zhao, Yue Zhao, Yuhang Zhao, Z. -C. Zhao, Y. Zheng, H. Zhong, H. Zhou, H. O. Zhu, Z. -H. Zhu, Z. Zhu, A. B. Zimmerman, L. Zimmermann, M. E. Zucker, J. Black, S. Shandera, D. Jeong
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo
Imagina que el universo es un océano gigante y oscuro. Durante años, los científicos han estado utilizando "orejas" gigantes (llamadas LIGO, Virgo y KAGRA) para escuchar los chapoteos que se producen cuando objetos pesados, como agujeros negros o estrellas de neutrones, chocan entre sí. Por lo general, estos objetos tienen una masa comparable a la de nuestro Sol o incluso mayor.
Pero, ¿qué pasaría si hubiera "guijarros" diminutos e invisibles en este océano? Específicamente, ¿qué pasaría si existieran agujeros negros o estrellas de neutrones que pesaran menos que el Sol? Estos se denominan objetos de "masa subsolar". Encontrarlos sería un gran logro porque, según nuestra comprensión actual de cómo mueren las estrellas, la naturaleza no debería poder crear agujeros negros tan pequeños. Si los encontramos, significaría que no nacieron de estrellas moribundas, sino quizás desde el mismo comienzo del universo o de alguna extraña e invisible "materia oscura".
Este artículo es el boletín de calificaciones de la primera parte de la cuarta "temporada de escucha" (llamada O4a) de estos detectores de ondas gravitacionales. Aquí está lo que los científicos descubrieron, explicado de forma sencilla:
1. La gran caza de agujeros negros diminutos
El equipo utilizó tres programas informáticos diferentes (piensa en ellos como tres detectives diferentes: GstLAL, MBTA y PyCBC) para tamizar los datos recopilados entre mayo de 2023 y enero de 2024. Buscaban el "chirrido" específico que se produciría si dos objetos diminutos de masa subsolar se fusionaran.
El resultado: No encontraron nada.
Ni agujeros negros diminutos. Ni estrellas de neutrones diminutas.
El único sonido "fuerte" que escucharon fue un evento conocido (GW230529_181500), pero al pesarlo, se dieron cuenta de que estaba formado por objetos pesados (más pesados que el Sol), por lo que no contaba como un descubrimiento "diminuto".
2. ¿Qué tan buena fue la búsqueda? (La analogía de la "red")
Aunque no encontraron nada, el artículo es muy importante porque nos dice qué tan buena fue su red.
Imagina que estás pescando en un lago. Si no pescas ningún pez, no puedes simplemente decir "no hay peces". Tienes que preguntarte: "¿Era mi red lo suficientemente grande? ¿Pesqué en el lugar correcto?"
- La red: Los científicos calcularon exactamente cuánto del universo "barrieron" con su búsqueda. A esto lo llaman "hipervolumen espacio-temporal sensible".
- La captura: Descubrieron que su red era lo suficientemente buena para atrapar agujeros negros diminutos si fueran comunes. Como no atraparon ninguno, ahora pueden decir con un 90% de confianza: "Si estos agujeros negros diminutos existen, son muy raros".
3. Lo que esto significa para la "materia oscura"
Dado que no encontraron estos objetos, el artículo utiliza esta "red vacía" para poner a prueba dos teorías populares sobre la materia oscura (la sustancia invisible que mantiene unidas a las galaxias).
Teoría A: Agujeros negros primordiales (PBH)
- La idea: Algunos científicos piensan que la materia oscura está compuesta por agujeros negros diminutos formados justo después del Big Bang.
- El veredicto: Los resultados de la búsqueda indican que, si estos agujeros negros diminutos existen, no pueden constituir el 100% de la materia oscura. De hecho, para agujeros negros de un tamaño similar al del Sol, como máximo pueden constituir el 7% de la materia oscura. Para los ligeramente más pequeños, el límite es aún más estricto. Es como decir: "La materia oscura podría estar hecha de estos guijarros, pero no puede ser solo guijarros; también debe haber algo más".
Teoría B: Materia oscura disipativa (Agujeros negros oscuros)
- La idea: Otra teoría sugiere que la materia oscura puede enfriarse y agruparse para formar "Agujeros negros oscuros", de manera similar a como las nubes de gas forman estrellas.
- El veredicto: La búsqueda establece un límite muy estricto para esto. Si estos Agujeros negros oscuros existen, solo pueden constituir aproximadamente el 0,001% (o 1 de cada 100.000) de la materia oscura total. Este es un número muy pequeño, que descarta efectivamente muchas versiones de esta teoría.
4. Un nuevo tipo de escucha
Por primera vez, este artículo también verificó si su búsqueda podía escuchar estrellas de neutrones de baja masa (estrellas hechas de materia superdensa, pero más ligeras de lo habitual).
- El desafío: Las estrellas de neutrones diminutas son extrañas. Son tan maleables que se estiran y comprimen mutuamente antes de chocar, lo que cambia el sonido que producen. Las "plantillas de escucha" estándar suelen ignorar esto.
- El resultado: El equipo demostró que su búsqueda es lo suficientemente sensible para escuchar estas estrellas diminutas y maleables si existen, aunque esta vez no encontró ninguna. Esto prepara el escenario para futuras búsquedas que escuchen estos sonidos específicos "maleables".
La conclusión
Los científicos escucharon muy atentamente en busca de agujeros negros y estrellas de neutrones exóticos y diminutos utilizando los oídos más sensibles del mundo. No escucharon ninguno.
¿Por qué es esta una buena noticia?
En ciencia, un "resultado nulo" (no encontrar nada) a menudo es una victoria. Significa que han descartado con éxito muchas ideas locas sobre de qué está hecho el universo. Han apretado el lazo alrededor de las teorías de "Agujeros negros primordiales" y "Agujeros negros oscuros", diciéndonos que, si estos objetos existen, son mucho más raros de lo que esperábamos. La búsqueda continúa y, con más tiempo de escucha por venir, la red será cada vez más grande y mejor.
Resumen Técnico: Búsquedas de fusiones binarias con componentes de masa subsolar en datos de la primera parte de la cuarta campaña de observación de LIGO–Virgo–KAGRA
Problema y Motivación
Los detectores de ondas gravitacionales (OG) han detectado principalmente coalescencias de binarias compactas (CBC) que involucran agujeros negros (AN) de masa estelar y estrellas de neutrones (EN) con masas de componente ≥1M⊙. Sin embargo, la existencia de objetos compactos de masa subsolar (SSM) (0.2M⊙≤m≤1M⊙) implicaría canales de formación exóticos más allá de la evolución estelar estándar. Las motivaciones teóricas clave incluyen los Agujeros Negros Primordiales (ANP), candidatos a materia oscura, y los Agujeros Negros Oscuros (ANO) formados mediante modelos de materia oscura disipativa. Aunque búsquedas anteriores en datos de LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) (O1–O3) han restringido estas poblaciones, no se han identificado candidatos SSM confiables. Este artículo aborda la búsqueda de binarias SSM en la primera parte de la cuarta campaña de observación (O4a), con el objetivo de mejorar las restricciones sobre los modelos de materia oscura y, por primera vez, cuantificar la sensibilidad a binarias de estrellas de neutrones de baja masa.
Metodología
El análisis utiliza datos de deformación (strain) recopilados por los detectores LIGO (Hanford y Livingston) entre el 24 de mayo de 2023 y el 16 de enero de 2024. La búsqueda emplea tres pipelines de filtrado adaptado independientes: GstLAL, MBTA y PyCBC.
- Parámetros de la búsqueda: Los bancos de plantillas apuntan a CBCs con masas primarias desplazadas al rojo (1+z)m1 entre 0.2M⊙ y 10.0M⊙, y masas secundarias (1+z)m2 entre 0.2M⊙ y 1.0M⊙. La relación de masas q=m2/m1 se restringe a 0.1≤q≤1.0. Se incluyen efectos de espín, con magnitudes de espín adimensionales χ≤0.9 para masas ≥0.5M⊙ y χ≤0.1 para masas ≤0.5M⊙.
- Especificidades de los pipelines:
- GstLAL: Utiliza un método de colocación geométrica para el banco de plantillas (>3.0 millones de plantillas) con una coincidencia mínima de 0.965. Emplea ondas IMRPhenomD con un corte de baja frecuencia de 45 Hz.
- MBTA: Utiliza un enfoque de análisis de plantillas de múltiples bandas con >2.5 millones de plantillas basadas en los aproximantes TaylorF2 y SpinTaylorT4. Incluye disparos de un solo detector en su análisis archivado.
- PyCBC: Utiliza un algoritmo de colocación geométrica para ∼2.0 millones de plantillas. Reduce el corte de baja frecuencia a 30 Hz para el filtrado (aunque la generación del banco comienza en 45 Hz para gestionar el costo computacional) y utiliza SEOBNRv4ROM para masas totales >1.0M⊙.
- Estimación de sensibilidad: El hipervolumen espacio-temporal sensible (⟨VT⟩) se determina empíricamente inyectando señales simuladas en los datos de O4a. Se utilizan dos poblaciones fiduciales:
- BBH SSM: Al menos un componente <1M⊙.
- BNS SSM: Incluye efectos de interacción de marea modelados usando IMRPhenomXP_NRTidalv3 con la ecuación de estado GPPVA+DD2, extendiéndose al régimen subsolar (hasta 0.5M⊙).
- Restricciones de tasa y materia oscura: Los límites superiores en las tasas de fusión se derivan utilizando el formalismo de la estadística del "evento más fuerte" al 90% de confianza. Estos límites se aplican para restringir la fracción de materia oscura en ANP (fPBH) tanto para escenarios de binarias de formación tardía como temprana, y la fracción de materia oscura en ANO (fDBH) dentro de un marco de materia oscura disipativa.
Resultados Clave
- Eventos candidatos: No se identificaron transitorios de OG estadísticamente significativos de candidatos SSM. Todos los disparos fueron consistentes con el fondo de ruido esperado, con la excepción del evento previamente publicado GW230529_181500. Este evento fue detectado por todos los pipelines pero se excluye de la lista de candidatos SSM porque su masa secundaria inferida supera 1M⊙.
- Sensibilidad: El hipervolumen sensible ⟨VT⟩ para O4a es comparable a los resultados de O3, con una relación media de ⟨VT⟩O4a/⟨VT⟩O3 de aproximadamente 1.0–1.4 dependiendo del pipeline y el intervalo de masas. Las ganancias leves por la mejora en la sensibilidad de los detectores se ven compensadas por la duración más corta de la observación de O4a (0.76 años) en comparación con O3 (0.9 años).
- Límites de tasa de fusión: Los límites superiores al 90% de confianza en la tasa de fusión de BBH SSM oscilan entre ∼110 y 10,000Gpc−3yr−1, dependiendo de la masa de chirp y el pipeline. Para una población simple y fija de BNS SSM, el límite superior se estima en ∼86Gpc−3yr−1.
- Restricciones de materia oscura:
- Agujeros Negros Primordiales (ANP): Para binarias de ANP de formación tardía, la búsqueda excluye fPBH=1 para masas superiores a 0.9M⊙. Para binarias de formación temprana, los límites superiores en fPBH oscilan entre ≤7% a 1M⊙ y ≤40% a 0.35M⊙.
- Materia Oscura Disipativa (ANO): El análisis restringe la fracción de materia oscura en ANO (fDBH) a ser ≤(1.2 a 1.3)×10−5 cuando la masa mínima de ANO es 1M⊙. Esto excluye una región en el espacio de parámetros de la fracción de materia oscura y la masa mínima.
Significancia y Afirmaciones
El artículo afirma varios logros pioneros y actualizaciones en el campo:
- Primera sensibilidad a BNS SSM: Este trabajo reporta por primera vez la sensibilidad de las búsquedas SSM a binarias que contienen estrellas de neutrones de baja masa, estimando un hipervolumen sensible de ∼10−3Gpc3yr para dichas poblaciones.
- Restricciones actualizadas de ANP: Proporciona las primeras restricciones sobre la fracción de ANP para binarias de formación tardía utilizando datos de O4a y presenta las restricciones más estrictas hasta la fecha de observaciones de OG para binarias de ANP de formación temprana.
- Límites de materia oscura disipativa: Los resultados establecen límites estrictos sobre la formación de ANO en modelos de materia oscura disipativa, excluyendo regiones específicas del espacio de parámetros fDBH–Mmin.
- Hitro operativo: El artículo destaca el funcionamiento exitoso de búsquedas SSM independientes de baja latencia durante O4, lo que permite un seguimiento inmediato, aunque este artículo se centra en los resultados archivados.
Los autores señalan que los datos de O4a por sí solos proporcionan solo mejoras marginales sobre los límites anteriores de O3 debido al tiempo de observación más corto. Sin embargo, proyectan que incluir datos del resto de la cuarta campaña de observación (O4b y O4c) aumentará la sensibilidad de la búsqueda en un factor de 2–3, lo que llevará a restricciones significativamente más estrictas o a posibles detecciones. La ausencia de detecciones continúa descartando canales astrofísicos estándar para agujeros negros SSM, reforzando la necesidad de escenarios de formación exóticos si se descubren tales objetos.
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