Searches for Binary Mergers with Sub-solar Mass Components in Data from the First Part of LIGO--Virgo--KAGRA's Fourth Observing Run
Este artigo relata uma busca nula por fusões de binários compactos com massa sub-solar utilizando dados do LIGO-Virgo-KAGRA da primeira parte da quarta campanha de observação, estabelecendo limites superiores rigorosos para suas taxas de fusão e, consequentemente, restringindo modelos de buracos negros primordiais e matéria escura dissipativa como candidatos potenciais à matéria escura.
Autores originais: 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
Artigo original sob licença CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo
Imagine que o universo é um oceano gigante e escuro. Há anos, os cientistas têm usado "ouvidos" gigantes (chamados LIGO, Virgo e KAGRA) para ouvir os respingos feitos quando objetos pesados, como buracos negros ou estrelas de nêutrons, colidem entre si. Geralmente, esses objetos têm massa equivalente à do nosso Sol ou até maior.
Mas e se houvesse "seixos" minúsculos e invisíveis neste oceano? Especificamente, e se houvesse buracos negros ou estrelas de nêutrons que pesam menos que o Sol? Estes são chamados objetos de "massa subsolar". Encontrá-los seria um grande feito porque, segundo nossa compreensão atual de como as estrelas morrem, a natureza não deveria ser capaz de criar buracos negros tão pequenos. Se os encontrarmos, isso significaria que eles não nasceram de estrelas moribundas, mas talvez desde o início do universo ou de alguma estranha e invisível "matéria escura".
Este artigo é o boletim de notas da primeira parte da quarta "temporada de escuta" (chamada O4a) desses detectores de ondas gravitacionais. Aqui está o que os cientistas encontraram, explicado de forma simples:
1. A Grande Caça a Buracos Negros Minúsculos
A equipe utilizou três programas de computador diferentes (pense neles como três detetives diferentes: GstLAL, MBTA e PyCBC) para peneirar os dados coletados entre maio de 2023 e janeiro de 2024. Eles estavam procurando pelo "piado" específico que seria emitido se dois objetos minúsculos de massa subsolar se fundissem.
O Resultado: Eles não encontraram nada.
Nenhum buraco negro minúsculo. Nenhuma estrela de nêutrons minúscula.
O único "som alto" que ouviram foi um evento conhecido (GW230529_181500), mas ao pesá-lo, perceberam que era composto por objetos pesados (mais pesados que o Sol), portanto, não contava como uma descoberta de "algo minúsculo".
2. Quão Boa Foi a Busca? (A Analogia da "Rede")
Mesmo que não tenham encontrado nada, o artigo é muito importante porque nos diz quão boa era a rede deles.
Imagine que você está pescando em um lago. Se você não pegar nenhum peixe, não pode simplesmente dizer "não há peixes". Você precisa perguntar: "Minha rede era grande o suficiente? Eu pesquei no lugar certo?"
- A Rede: Os cientistas calcularam exatamente quanto do universo eles "varreram" com sua busca. Eles chamam isso de "hipervolume sensível espaço-temporal".
- A Captura: Eles descobriram que sua rede era boa o suficiente para pegar buracos negros minúsculos se eles fossem comuns. Como não pegaram nenhum, agora podem afirmar com 90% de confiança: "Se esses buracos negros minúsculos existem, eles são muito raros."
3. O Que Isso Significa para a "Matéria Escura"
Como não encontraram esses objetos, o artigo usa essa "rede vazia" para testar duas teorias populares sobre Matéria Escura (a coisa invisível que mantém as galáxias unidas).
Teoria A: Buracos Negros Primordiais (BNPs)
- A Ideia: Alguns cientistas acreditam que a matéria escura é feita de pequenos buracos negros formados logo após o Big Bang.
- O Veredito: Os resultados da busca indicam que, se esses buracos negros minúsculos existem, eles não podem compor 100% da matéria escura. Na verdade, para buracos negros com tamanho próximo ao do Sol, eles podem compor no máximo 7% da matéria escura. Para os um pouco menores, o limite é ainda mais restrito. É como dizer: "A matéria escura pode ser feita desses seixos, mas não pode ser apenas seixos; deve haver algo mais também."
Teoria B: Matéria Escura Dissipativa (Buracos Negros Escuros)
- A Ideia: Outra teoria sugere que a matéria escura pode esfriar e se aglomerar para formar "Buracos Negros Escuros", de forma semelhante à maneira como nuvens de gás formam estrelas.
- O Veredito: A busca impõe um limite muito rigoroso a isso. Se esses Buracos Negros Escuros existem, eles podem compor apenas cerca de 0,001% (ou 1 em 100.000) da matéria escura total. Este é um número muito pequeno, eliminando efetivamente muitas versões dessa teoria.
4. Um Novo Tipo de Escuta
Pela primeira vez, este artigo também verificou se sua busca poderia ouvir estrelas de nêutrons de baixa massa (estrelas feitas de matéria superdensa, mas mais leves que o habitual).
- O Desafio: Estrelas de nêutrons minúsculas são estranhas. Elas são tão moles que se esticam e espremem mutuamente antes de colidir, o que altera o som que emitem. Os "modelos de escuta" padrão geralmente ignoram isso.
- O Resultado: A equipe mostrou que sua busca é sensível o suficiente para ouvir essas estrelas minúsculas e moles, se existirem, mesmo que não tenham encontrado nenhuma desta vez. Isso prepara o cenário para buscas futuras ouvirem esses sons específicos "moles".
A Conclusão
Os cientistas ouviram muito atentamente por buracos negros e estrelas de nêutrons exóticos e minúsculos usando os ouvidos mais sensíveis do mundo. Eles não ouviram um único.
Por que isso é uma boa notícia?
Na ciência, um "resultado nulo" (não encontrar nada) é frequentemente uma vitória. Significa que eles eliminaram com sucesso muitas ideias extravagantes sobre do que o universo é feito. Eles apertaram o laço em torno das teorias de "Buracos Negros Primordiais" e "Buracos Negros Escuros", dizendo-nos que, se esses objetos existem, são muito mais raros do que esperávamos. A busca continua e, com mais tempo de escuta por vir, a rede ficará apenas maior e melhor.
Resumo Técnico: Buscas por Fusões Binárias com Componentes de Massa Sub-solar em Dados da Primeira Parte da Quarta Campanha de Observação do LIGO–Virgo–KAGRA
Problema e Motivação
Os detectores de ondas gravitacionais (OG) detectaram principalmente coalescências binárias compactas (CBCs) envolvendo buracos negros (BHs) de massa estelar e estrelas de nêutrons (ENs) com massas dos componentes ≥1M⊙. No entanto, a existência de objetos compactos de massa sub-solar (SSM) (0.2M⊙≤m≤1M⊙) implicaria canais de formação exóticos além da evolução estelar padrão. As motivações teóricas principais incluem Buracos Negros Primordiais (PBHs), candidatos à matéria escura, e Buracos Negros Escuros (DBHs) formados via modelos de matéria escura dissipativa. Embora buscas anteriores em dados do LIGO–Virgo–KAGRA (LVK) (O1–O3) tenham restringido essas populações, nenhum candidato SSM confiável foi identificado. Este artigo aborda a busca por binárias SSM na primeira parte da quarta campanha de observação (O4a), visando melhorar as restrições sobre modelos de matéria escura e, pela primeira vez, quantificar a sensibilidade a binárias de estrelas de nêutrons de baixa massa.
Metodologia
A análise utiliza dados de deformação (strain) coletados pelos detectores LIGO (Hanford e Livingston) entre 24 de maio de 2023 e 16 de janeiro de 2024. A busca emprega três pipelines independentes de filtragem adaptada: GstLAL, MBTA e PyCBC.
- Parâmetros da Busca: Os bancos de modelos visam CBCs com massas primárias desviadas para o vermelho (1+z)m1 entre 0.2M⊙ e 10.0M⊙, e massas secundárias (1+z)m2 entre 0.2M⊙ e 1.0M⊙. A razão de massas q=m2/m1 é restrita a 0.1≤q≤1.0. Efeitos de spin são incluídos, com magnitudes de spin adimensionais χ≤0.9 para massas ≥0.5M⊙ e χ≤0.1 para massas ≤0.5M⊙.
- Especificidades dos Pipelines:
- GstLAL: Utiliza um método de colocação geométrica para o banco de modelos (>3,0 milhões de modelos) com um ajuste mínimo de 0,965. Emprega waveforms IMRPhenomD com um corte de baixa frequência de 45 Hz.
- MBTA: Utiliza uma abordagem de análise de modelos multibanda com >2,5 milhões de modelos baseados nos aproximantes TaylorF2 e SpinTaylorT4. Inclui gatilhos de detector único em sua análise de arquivo.
- PyCBC: Utiliza um algoritmo de colocação geométrica para ~2,0 milhões de modelos. Reduz o corte de baixa frequência para 30 Hz para filtragem (embora a geração do banco comece em 45 Hz para gerenciar o custo computacional) e utiliza SEOBNRv4ROM para massas totais > 1,0 M⊙.
- Estimativa de Sensibilidade: O hipervolume espaço-temporal sensível (⟨VT⟩) é determinado empiricamente injetando sinais simulados nos dados da O4a. Duas populações fiduciais são utilizadas:
- BBH SSM: Pelo menos um componente < 1 M⊙.
- BNS SSM: Inclui efeitos de interação de maré modelados usando IMRPhenomXP_NRTidalv3 com a equação de estado GPPVA+DD2, estendendo-se para o regime sub-solar (até 0,5 M⊙).
- Restrições de Taxa e Matéria Escura: Limites superiores nas taxas de fusão são derivados usando o formalismo do estatístico "evento mais alto" a 90% de confiança. Esses limites são aplicados para restringir a fração de matéria escura em PBHs (fPBH) para cenários de formação de binárias tanto precoces quanto tardias, e a fração de matéria escura em DBHs (fDBH) dentro de um quadro de matéria escura dissipativa.
Principais Resultados
- Eventos Candidatos: Nenhuma transiente de OG estatisticamente significativa de candidatos SSM foi identificada. Todos os gatilhos foram consistentes com o ruído de fundo esperado, com exceção do evento previamente publicado GW230529_181500. Este evento foi detectado por todos os pipelines, mas é excluído da lista de candidatos SSM porque sua massa secundária inferida excede 1 M⊙.
- Sensibilidade: O hipervolume sensível ⟨VT⟩ para a O4a é comparável aos resultados da O3, com uma razão média de ⟨VT⟩O4a/⟨VT⟩O3 de aproximadamente 1,0–1,4 dependendo do pipeline e do intervalo de massas. Os pequenos ganhos provenientes da melhoria na sensibilidade dos detectores são compensados pela duração de observação mais curta da O4a (0,76 ano) em comparação com a O3 (0,9 ano).
- Limites de Taxa de Fusão: Os limites superiores de 90% de confiança na taxa de fusão de BBHs SSM variam de ~110 a 10.000 Gpc−3yr−1, dependendo da massa de chirp e do pipeline. Para uma população simples e fixa de BNSs SSM, o limite superior é estimado em ~86 Gpc−3yr−1.
- Restrições de Matéria Escura:
- Buracos Negros Primordiais (PBHs): Para binárias de PBHs de formação tardia, a busca exclui fPBH=1 para massas acima de 0,9 M⊙. Para binárias de formação precoce, os limites superiores em fPBH variam de ≤7% em 1 M⊙ a ≤40% em 0,35 M⊙.
- Matéria Escura Dissipativa (DBHs): A análise restringe a fração de matéria escura em DBHs (fDBH) a ser ≤(1,2 a 1,3)×10−5 quando a massa mínima do DBH é 1 M⊙. Isso exclui uma região no espaço de parâmetros da fração de matéria escura e da massa mínima.
Significância e Alegações
O artigo reivindica vários primórdios e atualizações para o campo:
- Primeira Sensibilidade a BNS SSM: Este trabalho relata, pela primeira vez, a sensibilidade de buscas SSM a binárias contendo estrelas de nêutrons de baixa massa, estimando um hipervolume sensível de ~10−3Gpc3yr para tais populações.
- Restrições Atualizadas de PBH: Fornece as primeiras restrições sobre a fração de PBHs para binárias de formação tardia usando dados da O4a e apresenta as restrições mais rigorosas até a data provenientes de observações de OG para binárias de PBHs de formação precoce.
- Limites de Matéria Escura Dissipativa: Os resultados estabelecem limites rigorosos sobre a formação de DBHs em modelos de matéria escura dissipativa, excluindo regiões específicas do espaço de parâmetros fDBH–Mmin.
- Marco Operacional: O artigo destaca a operação bem-sucedida de buscas SSM independentes de baixa latência durante a O4, permitindo acompanhamento imediato, embora este artigo foque nos resultados de arquivo.
Os autores observam que os dados da O4a isoladamente fornecem apenas melhorias marginais sobre os limites anteriores da O3 devido ao tempo de observação mais curto. No entanto, eles projetam que a inclusão de dados do restante da quarta campanha de observação (O4b e O4c) aumentará a sensibilidade da busca por um fator de 2–3, levando a restrições significativamente mais rigorosas ou a detecções potenciais. A ausência de detecções continua a descartar canais astrofísicos padrão para buracos negros SSM, reforçando a necessidade de cenários de formação exóticos caso tais objetos sejam descobertos.
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Confiado por pesquisadores de Stanford, Cambridge e da Academia Francesa de Ciências.
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