Espectroscopía de agujeros negros con modos cuasinormales no lineales

La futura detección de modos cuasinormales (QNMs) del anillo de caída de agujeros negros permitirá pruebas de consistencia e independientes de la relatividad general (GR) en el régimen de campo fuerte. En este documento, realizamos una previsión de Fisher del anillo de caída al incluir el QNM cuadrático dominante (QQNM) esperado en agujeros negros binarios cuasicirculares (BBHs) de masas casi iguales, observados por detectores terrestres de próxima generación, el Telescopio Einstein (ET) y el Explorador Cósmico (CE). Consideramos un modelo de anillo de caída con un total de cuatro modos: tres QNMs lineales etiquetados por () = (220), (330), (440) y un QQNM proveniente de la auto-interacción del QNM lineal dominante (220). Realizamos una previsión en dos escenarios, cuando se considera que los parámetros del QQNM son (a) independientes de los QNMs lineales; (b) dependientes de los parámetros del QNM (220), de acuerdo con la GR. En el escenario (a), encontramos que el QQNM generalmente se mide con mejor precisión que el modo (440) pero peor que el modo (330). Como se ha demostrado en el pasado, los BBHs de alta rotación tienden a tener QQNMs relativos más altos. Incluso en tales casos, solo esperamos detectar y resolver con confianza estos cuatro QNMs independientes para eventos cercanos, por debajo del corrimiento al rojo z0.5 en ET y CE para agujeros negros de masa intermedia. En el escenario (b), encontramos que el QQNM es extremadamente útil para mejorar la precisión en los parámetros (440), con mejoras negligibles en los parámetros (220). En este caso, se espera que los parámetros (440) se midan incluso mejor que los del QNM (330). Como resultado, esperamos detectar y resolver con confianza los tres QNMs lineales independientes para eventos incluso a altos corrimientos al rojo, hasta z35 en ET y CE para agujeros negros de masa intermedia. Por lo tanto, debido a la inclusión del QQNM, prácticamente todos los eventos de BBH de segunda generación proporcionarán excelentes pruebas de consistencia de la GR.