Search for Compact Binary Coalescences with Sub-solar Mass Components in Data from the Second Part of LIGO-Virgo-KAGRA's Fourth Observing Run
Este artigo relata uma busca de ondas gravitacionais por coalescências de binárias compactas com componentes de massa subsolar utilizando dados da segunda parte da quarta corrida de observação do LIGO-Virgo-KAGRA, não encontrando detecções significativas, mas estabelecendo limites superiores rigorosos sobre taxas de fusão que restringem cenários de matéria escura envolvendo buracos negros primordiais e de modelos dissipativos.
Autores originais: The LIGO Scientific Collaboration, the Virgo Collaboration, the KAGRA Collaboration, A. G. Abac, A. Abe, I. Abouelfettouh, F. Acernese, K. Ackley, A. Adam, S. Adhicary, D. 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, L. Albers, W. Ali, S. Al-Kershi, C. Allan, C. Allene, A. Allocca, S. Al-Shammari, J. A. Alvarez, S. Alvarez-Lopez, W. Amar, O. Amarasinghe, A. Amato, F. Amicucci, C. Amra, A. B. Anand, C. Anand, A. Ananyeva, S. B. Anderson, W. G. Anderson, M. Andia, M. Ando, F. Andrade-Oliveira, M. Andrés-Carcasona, J. L. Andrey, T. Andrić, J. Anglin, J. Anna, J. M. Antelis, S. Antier, T. Aoki, M. Aoumi, E. Z. Appavuravther, E. A. Appelt, 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, P. S. Aswathi, F. Attadio, F. Aubin, K. AultONeal, G. Avallone, N. Avdeev, E. A. Avila, S. Babak, C. Badger, S. Bae, S. Bagnasco, S. Baimukhametova, L. Baiotti, T. Baka, K. A. Baker, T. Baker, G. Balbi, G. Baldi, N. Baldicchi, M. Ball, G. Ballardin, M. Ballelli, 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, D. Barman, N. Barman, 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, J. C. Bayley, A. C. Baylor, P. A. Baynard II, M. Bazzan, V. M. Bedakihale, F. Beirnaert, M. Bejger, A. S. Bell, C. Bellani, D. S. Bellie, D. Beltran-Martinez, E. Benedetti, W. Benoit, I. Bentara, M. Ben Yaala, S. Bera, F. Bergamin, B. K. Berger, M. Beroiz, C. P. L. Berry, I. Berry, D. Bersanetti, T. Bertheas, A. Bertolini, J. Betzwieser, D. Beveridge, N. Bevins, J. Bezerra-Sobrinho, R. Bhandare, R. Bhatt, A. Bhattacharjee, D. Bhattacharjee, S. Bhattacharyya, S. Bhaumik, V. Biancalana, F. Bianchi, I. A. Bilenko, M. Bilicki, G. Billingsley, A. Binetti, S. Bini, S. Biot, O. Birnholtz, S. Biscoveanu, A. Bisht, M. Bitossi, M. -A. Bizouard, S. Blaber, J. Black, J. K. Blackburn, L. A. Blagg, C. D. Blair, D. G. Blair, M. Bloch, N. Bode, N. Boettner, P. Bogdan, G. Boileau, M. Boldrini, G. N. Bolingbroke, L. D. Bonavena, 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, T. D. Boybeyi, 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, D. D. Brown, M. L. Brozzetti, S. Brunett, G. Bruno, R. Bruntz, J. Bryant, Y. Bu, F. Bucci, A. Buchicchio, A. Buggiani, O. Bulashenko, T. Bulik, H. J. Bulten, A. Buonanno, K. Burtnyk, R. Buscicchio, N. Busdon, D. Buskulic, R. L. Byer, R. Cabrita, V. A. Cáceres-Barbosa, L. Cadonati, G. Cagnoli, C. Cahillane, A. Calafat, J. Calderón Bustillo, J. D. Callaghan, T. A. Callister, E. Calloni, S. R. Callos, K. Cannon, V. Cantory, H. Cao, L. A. Capistran, E. Capocasa, G. Capoccia, E. Capote, C. Capuano, G. Capurri, F. Carbognani, K. J. Cardona-Martínez, M. Carlassara, M. Carpinelli, G. Carrillo, G. Carullo, A. Casallas-Lagos, J. Casanueva Diaz, C. Casentini, S. Caudill, M. Cavaglià, R. Cavalieri, A. Ceja, G. Cella, P. Cerdá-Durán, N. Chabbra, W. Chaibi, A. Chakraborty, P. Chakraborty, S. Chakraborty, S. Chalathadka Subrahmanya, C. Chan, J. C. L. Chan, M. Chan, C. -Y. Chang, K. Chang, S. Chao, 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, Yanbei Chen, Yiwen 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, A. Chiummo, A. Chopra, C. Chou, S. Choudhary, N. Christensen, Y. K. Chu, S. S. Y. Chua, G. Ciani, P. Ciecielag, M. Cieślar, M. Cifaldi, B. Cirok, F. Clara, J. A. Clark, T. A. Clarke, A. Claveus, M. R. Claypool, S. Clesse, F. Cleva, S. M. Clyne, E. Coccia, E. Codazzo, P. -F. Cohadon, D. E. Cohen, E. Colangeli, O. Cole, M. Colleoni, C. G. Collette, J. Collins, S. Colloms, A. Colombo, G. Compère, C. M. Compton, G. Connolly, L. Conti, T. R. Corbitt, I. Cordero-Carrión, S. Corezzi, N. J. Cornish, A. Corsi, S. Cortese, L. A. Corubolo, L. Cotnoir, R. Cottingham, J. A. Cotturone, M. W. Coughlin, P. Couvares, R. Coyne, A. Cozzumbo, J. D. E. Creighton, T. D. Creighton, S. Crook, R. Crouch, J. Csizmazia, K. Csukás, T. J. Cullen, A. Cumming, E. Cuoco, M. Cusinato, R. R. Cuzinatto, L. V. da Conceição, T. Dal Canton, S. Dall'Osso, S. Dal Pra, G. Dálya, Y. Dang, B. D'Angelo, S. Danilishin, O. Danner, S. D'Antonio, K. Danzmann, K. E. Darroch, L. P. Dartez, R. Das, S. Das, A. Dasgupta, V. Dattilo, A. Daumas, I. Dave, A. Davenport, T. F. Davies, D. Davis, M. C. Davis, P. Davis, E. J. Daw, M. Dax, J. De Bolle, E. deBruin, M. Deenadayalan, J. Degallaix, U. Deka, 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, C. de Melo, N. Demos, T. Dent, A. Depasse, N. DePergola, R. De Pietri, R. De Rosa, C. De Rossi, E. K. Derrick, M. Desai, D. DeSantis, S. Deshmukh, V. Deshmukh, R. De Simone, S. Determan, S. Dhage, A. Dhani, R. Dhatri, R. Dhurkunde, R. Diab, C. Diaz, M. C. Díaz, F. Diaz Guerra, M. Di Cesare, M. A. Dicorato, T. Dietrich, C. Di Fronzo, M. Di Giovanni, 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, S. Doravari, O. Dorosh, F. Dosopoulou, M. Drago, J. C. Driggers, M. Dubois, R. S. Dumbreck, U. Dupletsa, D. D'Urso, P. Dutta Roy, H. Duval, S. Dwivedi, S. E. Dwyer, C. Eassa, M. Eberhardt, M. Ebersold, M. Ebiri, G. Eddolls, A. Effler, J. Eichholz, H. Einsle, M. Eisenmann, M. Emma, K. Endo, R. Enficiaud, V. Ernst, L. Errico, R. Espinosa, M. Esposito, R. C. Essick, H. Estellés, T. Etzel, M. Evans, T. Evstafyeva, 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. -N. Feldhusen, E. Fenyvesi, A. Feo, J. Fernandes, T. Fernandes, G. Fernández Rodríguez, D. Fernando, S. Ferraiuolo, T. A. Ferreira, M. Ferrer-Martinez, F. Fidecaro, P. Figura, I. Fiori, M. Fishbach, R. P. Fisher, S. K. Fitzgerald, V. Fiumara, R. Flaminio, B. Flanagan, S. M. Fleischer, L. S. Fleming, F. Flocco, E. Floden, H. Fong, J. A. Font, F. Fontinele-Nunes, C. Foo, B. Fornal, P. W. F. Forsyth, A. Fragkos, N. Franchini, A. Franco-Ordovas, F. Frappez, F. Frasconi, J. P. Freed, Z. Frei, A. Freise, O. Freitas, R. Frey, W. Frischhertz, P. Fritschel, V. V. Frolov, M. Fuentes-Garcia, R. Fujii, T. Fujimori, Y. Fujiwara, P. Fulda, M. Fyffe, B. U. Gadre, J. R. Gair, S. Galaudage, V. Galdi, M. Galimberti, 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, F. Gautier, V. Gayathri, T. Gayer, G. Gemme, A. Gennai, V. Gennari, J. George, R. George, O. Gerberding, L. Gergely, A. Ghinassi, Archisman Ghosh, Sayantan Ghosh, Shaon Ghosh, Shrobana Ghosh, Suprovo Ghosh, Tathagata Ghosh, J. A. Giaime, K. D. Giardina, D. R. Gibson, C. Gier, F. Gittins, J. Glanzer, F. Glotin, E. Glowacki, J. Godfrey, R. V. Godley, O. Godwin, A. S. Goettel, E. Goetz, J. Golomb, S. Gomez Lopez, G. González, P. Goodarzi, S. R. Goode, A. Goodwin-Jones, M. Gosselin, S. M. Goss-Grubbs, C. Gostiaux, R. Gouaty, D. W. Gould, D. Goupilliere, K. Govorkova, A. Grado, V. Graham, A. E. Granados, M. Granata, V. Granata, S. Gras, P. Grassia, C. Gray, R. Gray, G. Greco, A. C. Green, L. Green, S. R. Green, A. M. Gretarsson, E. M. Gretarsson, D. Griffith, C. Grimaud, H. Grote, S. Grunewald, A. G. Guerrero, G. M. Guidi, T. Guidry, H. K. Gulati, F. Gulminelli, H. Guo, W. Guo, Y. Guo, A. Gupta, I. Gupta, N. C. Gupta, S. K. Gupta, V. Gupta, N. Gupte, N. Guttman, F. Guzman, M. Haberland, S. Haino, E. D. Hall, E. Z. Hamilton, G. Hammond, W. -B. Han, 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, J. Harms, G. M. Harry, I. W. Harry, M. T. Hartman, B. Haskell, C. -J. Haster, K. Haughian, H. Hayakawa, K. Hayama, J. Hedberg, A. Heffernan, D. Hegde, M. C. Heintze, 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, A. Heranval, M. Heurs, A. L. Hewitt, J. Heynen, J. Heyns, S. Hido, S. Hild, M. Hill, S. Hill, Y. Himemoto, C. Hirose, D. Hofman, N. A. Holland, K. Holley-Bockelmann, I. J. Hollows, D. E. Holz, L. Honet, K. M. Hoops, M. E. Hoque, D. J. Horton-Bailey, J. Hough, S. Hourihane, N. T. Howard, E. J. Howell, C. G. Hoy, P. Hsi, H. -Y. Hsieh, C. Hsiung, S. -H. Hsu, W. -F. Hsu, H. Y. Huang, Y. Huang, A. D. Huddart, B. Hughey, D. C. Y. Hui, S. Husa, L. Iampieri, G. A. Iandolo, M. Ianni, Y. Ichinose, K. Ide, R. Iden, A. Ierardi, S. Ikeda, H. Imafuku, K. Imai, G. Inguglia, Y. Inoue, P. Iosif, J. Irwin, K. Ishida, R. Ishikawa, T. Ishikawa, H. Ishino, M. Isi, K. S. Isleif, Y. Itoh, S. Iwaguchi, M. M. Iwaya, B. R. Iyer, C. Jacquet, T. Jacquot, S. J. Jadhav, S. P. Jadhav, K. Jain, A. L. James, K. Jani, S. Jani, J. Janquart, N. N. Janthalur, S. Jaraba, P. Jaranowski, R. Jaume, W. Javed, M. Jensen, W. Jia, J. Jiang, H. -B. Jin, S. -J. Jin, G. R. Johns, N. A. Johnson, M. C. Johnston, R. Johnston, N. Johny, D. H. Jones, D. I. Jones, R. Jones, P. Joshi, S. K. Joshi, G. Joubert, J. Ju, L. Ju, I. L. Juarez-Reyes, K. Jung, H. B. Kabagoz, B. Kacskovics, T. Kajita, I. Kaku, V. Kalogera, M. Kalomenopoulos, M. Kamiizumi, N. Kanda, S. Kandhasamy, G. Kang, J. B. Kanner, S. J. Kapadia, D. P. Kapasi, A. Karia, A. S. Karia, R. Kashyap, M. Kasprzack, H. Kato, T. Kato, E. Katsavounidis, W. Katzman, R. Kaushik, K. Kawabe, S. Kawamura, D. Keitel, S. A. Kemper, L. J. Kemperman, J. Kennington, R. Kesharwani, J. S. Key, R. Khadela, S. S. Khadkikar, F. Y. Khalili, C. Khamar, F. Khan, M. Khursheed, N. M. Khusid, W. Kiendrebeogo, C. Kim, G. 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, N. Knust, K. Kobayashi, S. M. Koehlenbeck, 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, N. Kouvatsos, T. Koyama, D. B. Kozak, E. Kraja, S. L. Kranzhoff, V. Kringel, N. V. Krishnendu, S. Kroker, A. Królak, K. Kruska, J. Kubisz, K. Kubota, G. Kuehn, D. Kukla, A. Kulur Ramamohan, Achal Kumar, Anil Kumar, Dhruv Kumar, Praveen Kumar, Prayush Kumar, Rahul Kumar, Rakesh Kumar, Ravi Kumar, Sumit Kumar, J. Kume, K. Kuns, N. Kuntimaddi, S. Kuroyanagi, K. Kwak, K. Kwan, S. Kwon, G. Lacaille, D. Laghi, A. H. Laity, N. Lajili, A. Lakhal, E. Lalande, M. Lalleman, S. Lalvani, M. Landry, R. N. Lang, A. Lange, J. A. Lange, R. Langgin, B. Lantz, I. La Rosa, O. Laske, P. D. Lasky, L. Lavezzi, J. Lawrence, M. Laxen, 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, W. Lee, Y. Lee, F. Legger, I. N. Legred, J. Lehmann, L. Lehner, M. Le Jean, A. Lema{ître, R. Lemrani Alaoui, M. Lenti, M. Leonardi, M. Lequime, M. Lesovsky, N. Letendre, M. Lethuillier, Y. Levin, S. Lexmond, K. Leyde, A. K. Y. Li, K. L. Li, T. G. F. Li, X. Li, Y. Li, Z. Li, Q. Liang, C-Y. Lin, E. T. Lin, F. Lin, L. C. -C. Lin, Y. -C. Lin, C. Lindsay, S. D. Linker, A. Liu, F. 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, L. T. London, A. Longo, M. Lopez Portilla, A. Lorenzo-Medina, V. Loriette, M. Lormand, M. Lorusso, G. Losurdo, T. P. Lott IV, J. D. Lough, H. A. Loughlin, C. O. Lousto, N. K. Y. Low, N. Lu, H. Lück, O. Lukina, D. Lumaca, A. P. Lundgren, L. Lunghini, A. W. Lussier, L. -T. Ma, X. Ma, M. Ma'arif, S. MacBride, K. Machida, D. M. Macleod, I. A. O. MacMillan, A. Macquet, S. S. Madekar, S. Maenaut, S. S. Magare, R. M. Magee, E. Maggio, M. Magnozzi, P. Mahapatra, M. Mahesh, S. Majhi, E. Majorana, C. N. Makarem, E. Makelele, N. Malagon, 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, Z. Mangi, B. Mannix, G. L. Mansell, M. Manske, M. Mantovani, M. Mapelli, S. Marchetti, F. Marion, J. Mark, A. S. Markosyan, J. Markus, E. Maros, S. Marsat, F. Martelli, I. W. Martin, R. M. Martin, B. B. Martinez, M. Martinez, V. Martinez, A. Martini, Juan Carlos Martins, Julio C. Martins, D. V. Martynov, E. J. Marx, L. Massaro, A. Masserot, M. Masso-Reid, T. Masters, S. Mastrogiovanni, G. Mastropasqua, M. Matiushechkina, A. Matte-Landry, L. Maurin, N. Mavalvala, N. Maxwell, A. McCann, G. McCarrol, R. McCarthy, D. E. McClelland, S. McCormick, L. McCuller, L. I. McDermott, C. McElhenny, G. I. McGhee, K. B. M. McGowan, J. McIver, A. McLeod, I. McMahon, T. McRae, R. McTeague, K. McWhirter, D. Meacher, B. N. Meagher, R. Mechum, L. G. Medeiros, R. M. Mehta, A. Melatos, C. S. Menoni, R. A. Mercer, L. Mereni, K. Merfeld, E. L. Merilh, J. R. Mérou, C. Messick, M. Meyer-Conde, F. Meylahn, H. Miao, C. Michel, Y. Michimura, H. Middleton, D. P. Mihaylov, S. J. Miller, M. Millhouse, E. Milotti, V. Milotti, E. Minakaki, Y. Minenkov, Ll. M. Mir, L. Mirasola, C. -A. Miritescu, A. Mishra, C. Mishra, T. Mishra, A. 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, M. Molina-Ruiz, M. Mondin, M. Montani, G. Montefusco, C. J. Moore, D. Moraru, A. More, S. More, C. Moreno, E. A. Moreno, G. Moreno, A. Moreso Serra, C. Morgan, S. Morisaki, S. Moriwaki, 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, Y. Murakami, M. Murakoshi, P. G. Murray, D. Nabari, S. Nadji, A. Nagar, N. Nagarajan, K. Nakagaki, A. Nakamura, K. Nakamura, H. Nakano, M. Nakano, D. Nanadoumgar-Lacroze, D. Nandi, V. Napolano, S. U. Naqvi, P. Narayan, A. Nardecchia, 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, A. Neunzert, M. Newell, S. Ng, T. C. K. Ng, L. -A. T. Nguyen, T. T. Nguyen, L. Nguyen Quynh, A. B. Nielsen, Y. Nishino, A. Nishizawa, S. Nissanke, W. Niu, F. Nocera, J. Noller, M. Norman, M. Norris, C. North, J. Novak, G. Nurbek, L. K. Nuttall, K. Obayashi, J. Oberling, C. E. Ochoa, C. O'Connor, J. O'Dell, E. Oelker, M. Oertel, G. Oganesyan, J. J. Oh, T. O'Hanlon, M. Ohashi, F. Ohme, Y. Okabe, I. Oke, R. Oliveira, R. Omer, N. O'Neill, M. Onishi, K. Oohara, P. Ophardt, R. J. Oram, B. O'Reilly, R. O'Shaughnessy, S. Oshino, J. Ostrovska, A. Osumi, I. Ota, G. Othman, M. Otsuka, D. J. Ottaway, A. Ouzriat, H. Overmier, B. J. Owen, A. E. Pace, M. A. Page, A. Pai, S. Pal, M. A. Palaia, M. Pálfi, C. Palomba, H. Pan, J. Pan, K. -C. Pan, P. K. Panda, Shiksha Pandey, Swadha Pandey, P. T. H. Pang, F. Pannarale, B. C. Pant, F. H. Panther, M. Panzeri, F. Paoletti, A. Paoli, A. Paolone, A. Papadopoulos, E. E. Papalexakis, L. Papalini, G. Papigkiotis, A. Paquis, A. Parisi, B. -J. Park, Jihwan Park, Junegyu Park, W. Parker, G. Pascale, D. Pascucci, A. Pasqualetti, L. Passenger, D. Passuello, O. Patane, A. V. Patel, L. 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, A. Perreca, J. Perret, D. Pesios, S. Petracca, C. Petrillo, H. P. Pfeiffer, H. Pham, K. A. Pham, K. S. Phukon, H. Phurailatpam, L. Piccari, O. J. Piccinni, M. Pichot, A. Pied, M. Piendibene, F. Piergiovanni, L. Pierini, G. Pierra, V. Pierro, M. Pillas, B. Pillon, L. Pinard, I. M. Pinto, M. Pinto, B. J. Piotrzkowski, M. Pirello, A. Pisarski, M. D. Pitkin, E. Placidi, M. L. Planas, C. Plunkett, R. Poggiani, E. Polini, M. Polo, J. Pomper, L. Pompili, J. Poon, E. Porcelli, A. S. Porter, E. K. Porter, C. Posnansky, J. Powell, G. S. Prabhu, M. Pracchia, A. K. Prajapati, K. Prasai, R. Prasanna, P. Prasia, G. Pratten, G. Principe, G. A. Prodi, P. Prosperi, P. Prosposito, A. Puecher, J. Pullin, M. Punturo, 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, M. R. Raj Sah, 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. Redepenning, J. Regan, T. Regimbau, T. Reichardt, S. Reid, C. Reissel, D. H. Reitze, A. I. Renzini, B. Revenu, A. Revilla-Peña, F. Ricci, M. Ricci, A. Ricciardone, J. Rice, J. W. Richardson, M. L. Richardson, K. Riles, H. K. Riley, A. Riminucci, F. Robinet, M. Robinson, A. Rocchi, J. Rodriguez, R. Rodriguez Lopez, 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, T. J. Rosauer, C. A. Rose, D. Rosińska, M. P. Ross, M. Rossello-Sastre, S. Rowan, K. Rowlands, S. K. Roy, S. Roy, T. RoyChowdhury, D. Rozza, P. Ruggi, G. H. Ruiz, E. Ruiz Morales, K. Ruiz-Rocha, V. Russ, S. M. S, S. Sachdev, T. Sadecki, F. Safai Tehrani, P. Saffarieh, S. Safi-Harb, S. Saha, T. Sainrat, S. Sajith Menon, K. Sakai, Y. Sakai, M. Sakellariadou, S. Sakon, F. Salces-Carcoba, L. Salconi, M. Saleem, F. Salemi, M. Sallé, M. Salomé, S. U. Salunkhe, S. Salvador, A. Salvarese, A. Samajdar, P. M. Samir, A. Sanchez, E. J. Sanchez, J. Sanchez, D. Sanchez-Cid, N. Sanchis-Gual, J. R. Sanders, E. M. Sänger, F. Santoliquido, E. Sapkin, F. Sarandrea, T. R. Saravanan, P. Sarkar, A. Sasli, P. Sassi, B. Sassolas, O. Sauter, R. L. Savage, T. Savicheva, T. Sawada, H. L. Sawant, D. Schaetzl, M. Scheel, A. Schiebelbein, M. G. Schiworski, K. Schluterman, P. Schmidt, R. Schnabel, M. Schneewind, R. M. S. Schofield, M. Schoor, 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, E. G. Seo, J. W. Seo, G. Seong, V. Sequino, M. Serra, C. K. Sethi, A. Sevrin, T. Shaffer, U. S. Shah, M. A. Shaikh, L. Shao, J. Sharkey, A. Sharma, A. K. Sharma, Preeti Sharma, Priyanka Sharma, Sushant Sharma-Chaudhary, P. Shawhan, T. Shen, Z. -H. Shi, K. Shimode, H. Shinkai, S. Shirke, D. H. Shoemaker, D. M. Shoemaker, R. W. Short, S. ShyamSundar, H. Siegel, V. Sierra, D. Sigg, L. Silenzi, P. J. S. Silva, L. Silvestri, M. Simmonds, L. P. Singer, A. Singh, D. Singh, M. K. Singh, N. Singh, S. Singh, M. R. Sinha, P. Sinha, A. M. Sintes, V. Skliris, B. J. J. Slagmolen, T. J. Slaven-Blair, J. Smetana, D. A. Smith, J. R. Smith, J. Smith, L. Smith, W. J. Smith, S. Soares de Albuquerque Filho, M. Soares-Santos, K. Somiya, I. Song, Q. Song, S. Soni, V. Sordini, F. Sorrentino, H. Sotani, N. E. Sovitzky, F. Spada, V. Spagnuolo, A. P. Spencer, M. Spera, P. Spinicelli, A. K. Srivastava, F. Stachurski, V. V. Stanford, A. Stanton, D. A. Steer, N. Steinle, J. Steinlechner, S. Steinlechner, C. Stephens, N. Stergioulas, M. StPierre, J. Stremiz, M. D. Strong, A. Strunk, M. Suchenek, S. Sudhagar, R. Sugimoto, L. Suleiman, K. D. Sullivan, J. Sun, L. Sun, S. Sunil, J. Suresh, P. J. Sutton, K. Suzuki, M. Suzuki, A. Svizzeretto, B. L. Swinkels, A. Syx, M. J. Szczepańczyk, M. Tacca, M. Tagliazucchi, H. Tagoshi, S. C. Tait, H. Takaba, K. Takada, H. Takahashi, R. Takahashi, A. Takamori, S. Takano, H. Takeda, I. Takimoto Schmiegelow, 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, A. Taruya, J. D. Tasson, J. G. Tau, A. Tejera, J. G. Temple, Y. Teng, H. Themann, A. Theodoropoulos, M. P. Thirugnanasambandam, L. M. Thomas, M. Thomas, P. Thomas, J. E. Thompson, S. R. Thondapu, 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, T. Tomaru, V. Tommasini, H. Tong, C. I. Torrie, I. Tosta e Melo, E. Tournefier, A. Trapananti, R. Travaglini, F. Travasso, G. Traylor, L. 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, A. Tuci, M. Turconi, C. Turski, H. Ubach, A. S. Ubhi, N. Uchikata, T. Uchiyama, R. P. Udall, T. Uehara, V. Undheim, V. Upadhyaya, 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, P. Verdier, M. Vereecken, D. Verkindt, B. Verma, S. Verma, Y. Verma, S. M. Vermeulen, F. Vetrano, A. Veutro, A. Viceré, S. Vidyant, A. D. Viets, A. Vijaykumar, A. Vilkha, N. Villanueva Espinosa, E. T. Vincent, J. -Y. Vinet, S. Viret, S. Vitale, A. Vives, L. Vizmeg, B. Vizzone, 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, R. -Z. Wan, H. Wang, P. Wang, W. H. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, R. L. Ward, 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. Wimmer, C. W. Winborn, A. Wingfield, J. Winterflood, C. C. Wipf, G. Woan, N. E. Wolfe, H. T. Wong, I. C. F. Wong, T. Wouters, J. L. Wright, M. Wright, B. Wu, C. Wu, D. S. Wu, H. Wu, K. Wu, T. 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. Yébana Carrilero, A. B. Yelikar, X. Yin, J. Yokoyama, T. Yokozawa, M. Yoshihara, S. Yuan, H. Yuzurihara, M. Zanatta, M. Zanolin, M. Zeeshan, T. Zelenova, J. -P. Zendri, M. Zeoli, M. Zerrad, M. Zevin, H. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, N. Zhang, R. Zhang, T. Zhang, C. Zhao, J. Zhao, Yue Zhao, Yuhang Zhao, L. -M. Zheng, Y. Zheng, L. Zhizhong, H. Zhong, H. Zhou, H. O. Zhu, X. -J. Zhu, Z. -H. Zhu, Z. Zhu, D. Z. Zieba, A. B. Zimmerman, L. Zimmermann, M. E. Zucker
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
A gravidade é o fio invisível que une o universo, estendendo-se pelo vasto vazio entre estrelas e galáxias. Por décadas, os cientistas têm ouvido as ondulações que essa força cria quando objetos massivos colidem, um fenômeno conhecido como ondas gravitacionais. Essas ondulações carregam histórias dos eventos mais violentos do cosmos, como o choque de buracos negros ou a fusão de estrelas de nêutrons, os remanescentes densos de estrelas mortas. Embora tenhamos ouvido os estrondos profundos e pesados de buracos negros de massa estelar, permanece uma questão silenciosa sobre a existência de objetos muito mais leves. Poderiam existir buracos negros ou estrelas de nêutrons que pesem menos que o nosso Sol? Tais objetos "subsolares" seriam impossíveis de se formar através da morte normal de uma estrela, que tipicamente deixa para trás um núcleo pesado. Se eles existirem, podem ser algo inteiramente exótico, talvez formados nos primeiros momentos após o Big Bang ou criados por uma forma misteriosa de matéria que não interage com a luz. Encontrá-los reescreveria nossa compreensão de como o universo é construído e o que a matéria escura — a substância invisível que mantém as galáxias unidas — poderia realmente ser.
Para responder a esta questão, uma equipe global de cientistas utilizou os ouvidos mais sensíveis da história: os detectores LIGO, Virgo e KAGRA. Esses instrumentos, localizados nos Estados Unidos, Itália e Japão, são projetados para sentir as minúsculas distorções no espaço-tempo causadas pela passagem de ondas gravitacionais. Os pesquisadores focaram sua busca em um período específico de tempo, de abril de 2024 a janeiro de 2025, analisando dados coletados durante a segunda parte da quarta grande etapa de observação da colaboração. Eles procuraram por sinais de sistemas binários — pares de objetos compactos espiralando um em direção ao outro — onde pelo menos um dos objetos pesasse menos que o Sol. Sua busca cobriu uma ampla gama de possibilidades, procurando por pares onde o objeto mais leve estivesse entre 0,2 e 1 vez a massa do Sol, e o parceiro mais pesado variasse de 0,2 até 10 vezes a massa do Sol.
A equipe empregou três programas de computador diferentes e independentes para filtrar os dados, cada um agindo como um filtro distinto para capturar qualquer potencial sinal escondido no ruído de fundo. Esses programas compararam os dados dos detectores contra milhões de padrões de ondas teóricos, buscando uma correspondência que indicaria um evento cósmico real. O resultado foi uma varredura limpa: nenhuma detecção confirmada dessas fusões de baixo peso. Embora os computadores tenham sinalizado alguns candidatos incomuns que se destacaram do estático habitual, investigações posteriores mostraram que estes não eram sinais do espaço. Em vez disso, eram consistentes com flutuações aleatórias nos detectores ou ruídos do ambiente. O alarme falso mais significativo, identificado por dois dos programas, não atingiu um nível de certeza que permitiria aos cientistas reivindicar uma descoberta. No mundo da astronomia de ondas gravitacionais, um único evento não é suficiente; o sinal deve ser forte o suficiente para descartar a possibilidade de ser uma coincidência, e esses candidatos ficaram abaixo desse limite.
Embora não tenham encontrado os objetos que procuravam, a busca estava longe de ser um fracasso. Ao não encontrar nada, a equipe foi capaz de estabelecer limites rigorosos sobre o quão comuns esses objetos poderiam ser. Eles calcularam que, se buracos negros de massa subsolar existem, eles devem ser incrivelmente raros. Especificamente, determinaram que a taxa de tais fusões no universo não pode exceder alguns milhares de eventos por bilhão de anos-luz cúbico por ano, dependendo da massa exata envolvida. Essa falta de detecção permite que eles estabeleçam restrições apertadas em duas principais teorias sobre a matéria escura.
A primeira teoria envolve buracos negros primordiais, que são buracos negros hipotéticos formados a partir de aglomerados densos do universo primitivo, em vez de estrelas moribundas. Se esses objetos constituíssem uma parte significativa da matéria escura, os detectores já deveriam ter ouvido suas colisões. Os novos dados sugerem que os buracos negros primordiais podem representar não mais do que uma pequena fração da matéria escura no universo, especificamente menos de cerca de 3 por cento para objetos com uma massa semelhante à do Sol, e ainda menos para os mais leves. A segunda teoria diz respeito à "matéria escura dissipativa", um modelo onde as partículas de matéria escura interagem entre si de formas complexas, de maneira semelhante a como o gás resfria e colapsa para formar estrelas. Neste cenário, a matéria escura poderia formar sua própria versão de buracos negros. Os resultados da busca indicam que, se esses buracos negros escuros existem e compõem toda a matéria escura, eles devem ser mais pesados que uma determinada massa mínima, efetivamente descartando as versões mais leves desta teoria.
O estudo também estendeu seu alcance às estrelas de nêutrons, os núcleos ultra densos de estrelas mortas. Embora as estrelas de nêutrons padrão sejam geralmente mais pesadas que o Sol, algumas teorias sugerem que, sob condições específicas, versões mais leves poderiam existir. Os pesquisadores simularam como seus detectores responderiam a essas estrelas de nêutrons mais leves e descobriram que sua busca era sensível o suficiente para detectá-las, caso fossem comuns. Eles concluíram que a taxa de fusões envolvendo essas estrelas de nêutrons leves também é muito baixa, estabelecendo um limite superior de cerca de 250 eventos por bilhão de anos-luz cúbico por ano. Este trabalho não apenas aperta a rede em torno das teorias exóticas de matéria escura, mas também demonstra o crescente poder da rede global de detectores. À medida que os instrumentos se tornam mais sensíveis e as etapas de observação continuam, a janela para o universo de massa subsolar só ficará mais clara, aproximando os cientistas de descobrir esses objetos elusivos ou de fechar definitivamente a porta para sua existência.
Resumo Técnico: Busca por Coalescências de Binárias Compactas com Componentes de Massa Subsolar em Dados da Segunda Parte da Quarta Corrida de Observação do LIGO–Virgo–KAGRA
Problema e Motivação
Detectores de ondas gravitacionais (GW) são primariamente sensíveis a fusões de objetos compactos de massa estelar (buracos negros e estrelas de nêutrons com massas ≥1M⊙). No entanto, a detecção de coalescências de binárias compactas (CBCs) envolvendo componentes de massa subsolar (SSM) (massas <1M⊙) forneceria evidências de canais de formação exóticos além da evolução estelar padrão. Duas motivações primárias impulsionam esta busca:
- Buracos Negros Primordiais (PBHs): Os PBHs são um candidato à matéria escura. Embora possam abranger um amplo espectro de massas, a detecção de um buraco negro de massa subsolar distinguiria conclusivamente eles de buracos negros estelares, uma vez que nenhum canal astrofísico conhecido produz buracos negros estelares abaixo do limite de Chandrasekhar.
- Matéria Escura Dissipativa: Modelos envolvendo matéria escura com interações complexas de partículas (matéria escura dissipativa) preveem a formação de "buracos negros escuros" (DBHs) em halos densos. As taxas de fusão desses objetos são inversamente proporcionais à sua massa, oando implica que DBHs de massa SSM poderiam ter altas taxas de fusão, oferecendo uma sonda para a microfísica da matéria escura.
Adicionalmente, buscas de SSM são sensíveis a sistemas de binárias de estrelas de nêutrons (BNS) contendo estrelas de nêutrons de baixa massa, que podem se formar através de mecanismos astrofísicos específicos (ex: remoção de massa em binárias ou formação em discos ricos em nêutrons).
Metodologia
A análise utiliza dados da segunda parte da quarta corrida de observação (O4b) da colaboração LIGO–Virgo–KRA, abrangendo de 10 de abril de 2024 a 28 de janeiro de 2025. Este período inclui a operação coincidente dos dois detectores LIGO e do detector Virgo.
- Pipelines de Busca: Três pipelines independentes de filtragem casada (matched-filtering)—GstLAL, MBTA e PyCBC—analisaram os dados de deformação (strain).
- Espaço de Parâmetros: A busca visou CBCs com uma massa secundária (m2) entre 0,2M⊙ e 1M⊙, e uma massa primária (m1) entre 0,2M⊙ e 10M⊙. A razão de massa q=m2/m1 foi restrita a 0,1≤q≤1.
- Bancos de Templates: Bancos de templates foram construídos para cobrir o intervalo de massa especificado com magnitudes de spin χ≤0,9 para massas ≥0,5M⊙ e χ≤0,1 para massas ≤0,5M⊙. Os modelos de forma de onda incluíram IMRPhenomD, SEOBNRv4ROM, TaylorF2 e SpinTaylorT4, com cortes de baixa frequência tipicamente definidos em 45 Hz (ou 35 Hz para filtragem MBTA) para gerenciar custos computacionais.
- Estimativa de Sensibilidade: A sensibilidade foi quantificada via "hipervolume sensível" (⟨VT⟩) usando uma campanha de injeção. ∼3,7×107 sinais simulados (BBH e BNS) foram adicionados aos dados de O4b. A análise combinou resultados de O4a e O4b usando um modelo de mistura para derivar estimativas robustas de sensibilidade para o período total de observação.
- Significância de Candidatos: Os candidatos foram classificados por taxa de falso alarme (FAR). A significância foi avaliada contra a distribuição de ruído de fundo, considerando fatores de testes para a significância cumulativa através de múltiplos pipelines e corridas de observação.
Resultos Principais
- Status de Detecção: Nenhum candidato significativo de GW foi identificado. Dois candidatos discrepantes (outliers) foram relatados pelos pipelines GstLAL (S240422ed) e MBTA (S241229bq). No entanto, análises de acompanhamento indicaram que estes eram consistentes com flutuações de ruído. S240422ed foi previamente identificado em buscas de baixa latência, mas perdeu significância na busca offline de SSM; S241229bq apresentou um FAR de 0,0043 yr−1 (aprox. 2,8σ) no MBTA, mas foi consistente com ruído em outros pipelines e falhou nos limiares de significância ao considerar os fatores de testes.
- Limites de Taxa de Fusão: Com base na nulidade de detecção, limites superiores na taxa de fusão (R90) para SSM BBHs foram estabelecidos no nível de confiança de 90%.
- Para SSM BBHs de baixo spin, os limites mais restritivos variam de 50 a 5000 Gpc−3yr−1, dependendo da combinação de massa de componente.
- Para sistemas SSM BNS (assumindo um modelo de população fixa simples), o limite superior é 249 Gpc−3yr−1.
- Restrições de Matéria Escura:
- Buracos Negros Primordiais: Assumindo uma distribuição de massa monocromática, a fração da matéria escura em PBHs (fPBH) é restringida a ≤(0,018–0,032) em 1M⊙ e ≤(0,10–0,18) em 0,35M⊙ para binárias de formação precoce. Para binárias de formação tardia, fPBH<1 é excluído para massas acima de (0,62–0,74)M⊙.
- Matéria Escura Dissipativa: Para modelos de matéria escura atômica, a fração da matéria escura em DBHs (fDBH) é restringida a tão baixo quanto (1,0–1,1)×10−5 para massas mínimas em torno de (0,65–0,85)M⊙. Se os DBHs constituírem toda a matéria escura (fDBH=1), massas mínimas acima de (4,2–4,4)×10−2M⊙ são excluídas.
Significância e Alegações
O artigo apresenta os resultados mais abrangentes até o momento da busca de SSM da LVK, atualizando as restrições anteriores da corrida O4a. A principal significância reside nas restrições atualizadas e mais rigorosas sobre a abundância de objetos compactos de massa subsolar, o que limita diretamente a viabilidade de cenários específicos de matéria escura (PBHs e DBHs dissipativos).
Os autores enfatizam que a ausência de detecções fornece limites superiores em vez de evidência de existência. As restrições sobre a fração de PBH são complementares às derivadas da não observação de um fundo estocástico de GW. Para a matéria escura dissipativa, os resultados sondam a microfísica dos modelos de matéria escura ao excluir intervalos específicos de massas mínimas de DBH e frações da densidade de matéria escura.
O artigo também destaca as primeiras estimativas de sensibilidade para sistemas SSM BNS incluindo efeitos de maré nas formas de onda de injeção, demonstrando que, embora a sensibilidade seja ligeiramente reduzida em comparação com as buscas de BBH devido ao descasamento de template, a busca permanece eficaz para sondar populações de estrelas de nêutrons de baixa massa. Os autores observam que futuras corridas de observação (O4c e além), com aumento de sensibilidade e tempo de observação, devem melhorar ainda mais essas restrições ou potencialmente detectar um sinal.
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Confiado por pesquisadores de Stanford, Cambridge e da Academia Francesa de Ciências.
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