Una Nueva Prueba de Precisión Independiente del Modelo de la Relatividad General usando LISA Brillantes Sirenas Estándar

La próxima Antena Espacial de Interferometría Laser (LISA), programada para su lanzamiento a mediados de la década de 2030, mejorará nuestra capacidad para explorar el universo a través de las ondas gravitacionales (GW) emitidas por agujeros negros binarios (BBH) a lo largo de una amplia gama de distancias cosmológicas. Se prevé que LISA observe tres clases de BBHs: BBHs masivos (MBBHs), espirales de relación de masa extrema (EMRIs) y BBHs de masa estelar. Este estudio se centra en los MBBHs, que se anticipa que ocurran en entornos ricos en gas propicios para producir contrapartes electromagnéticas (EM) potentes. Esta capacidad para localizar con precisión los eventos de MBH en el cielo los posiciona como excelentes candidatos para sirenas brillantes. Al combinar las mediciones de distancia de luminosidad de GW de estas sirenas brillantes con las mediciones de Oscilación Acústica de Bario (BAO) derivadas del agrupamiento de galaxias y las mediciones del horizonte sonoro del Fondo Cósmico de Microondas (CMB), proponemos un método independiente del modelo basado en datos para reconstruir desviaciones en la variación de la masa efectiva de Planck (junto con la constante de Hubble) como función del corrimiento al rojo cósmico. Usando esta técnica de múltiples mensajeros, logramos mediciones precisas de desviaciones en la varianza de la masa efectiva de Planck con el corrimiento al rojo (z), con una precisión que varía aproximadamente del 2.4\% al 7.2\% desde el corrimiento al rojo z=1 hasta z=6 con un solo evento. Además, logramos una medición de la constante de Hubble con una precisión de aproximadamente 1.3\%, teniendo en cuenta variaciones en la masa efectiva de Planck en 4 años de tiempo de observación (T₎₁ₒ). Esto asume que se detectan contrapartes EM para el 75\% de los eventos. Esta precisión mejora con el tiempo de observación como T₎₁ₒ^-1/2. Este enfoque no solo tiene el potencial de revelar desviaciones de la Relatividad General, sino también de expandir significativamente nuestra comprensión de las propiedades físicas fundamentales del universo.