Globular Cluster Binaries and Gravitational Wave Parameter Estimation : Challenges and Efficient Solutions

این پایان نامه کمک های ارزشمندی را به چندین جنبه از زمینه در حال رشد سریع اخترفیزیک امواج گرانشی ارائه می دهد. منابع بالقوه امواج گرانشی در خوشه‌های کروی با استفاده از شبیه‌سازی‌های دینامیکی پیچیده که شامل سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط ​​و شامل، برای اولین بار، تصحیحات پس از نیوتنی با مرتبه بالا در معادلات حرکت است، تحلیل می‌شوند. این پایان نامه بیشتر توانایی ما را برای اندازه گیری دقیق پارامترهای منابع درگیر در الهام با نسبت جرم متوسط ​​اجرام فشرده با جرم ستاره ای به سیاهچاله های با جرم صد خورشیدی نشان می دهد. در نهایت، تکنیک‌های جدیدی را برای استنتاج محاسباتی کارآمد در مورد امواج گرانشی پیشنهاد می‌کند.

در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵، رصدخانه LIGO اولین تشخیص مستقیم امواج گرانشی را از ادغام یک امواج گرانشی گزارش کرد. جفت سیاهچاله برای کسری کوتاه از ثانیه، توان ساطع شده از این ادغام از مجموع خروجی همه ستارگان در جهان مرئی بیشتر شد. پس از آن، کشف تایید شده دیگری و ادغام سیاهچاله های دوتایی نامزد سوم دنبال شد. این کشف‌ها تولد یک میدان جدید هیجان‌انگیز را نوید داد: اخترفیزیک امواج گرانشی.

This thesis presents valuable contributions to several aspects of the rapidly growing field of gravitational wave astrophysics. The potential sources of gravitational waves in globular clusters are analyzed using sophisticated dynamics simulations involving intermediate mass black holes and including, for the first time, high-order post-Newtonian corrections to the equations of motion. The thesis further demonstrates our ability to accurately measure the parameters of the sources involved in intermediate-mass-ratio inspirals of stellar-mass compact objects into hundred-solar-mass black holes. Lastly, it proposes new techniques for the computationally efficient inference on gravitational waves.

On 14 September 2015, the LIGO observatory reported the first direct detection of gravitational waves from the merger of a pair of black holes. For a brief fraction of a second, the power emitted by this merger exceeded the combined output of all stars in the visible universe. This has since been followed by another confirmed detection and a third candidate binary black hole merger. These detections heralded the birth of an exciting new field: gravitational-wave astrophysics.