Explorando Forças Negras com Estudos Multimensageiros de Inspirações de Razão de Massa Extrema

A exploração das interações do setor escuro por meio de ondas gravitacionais (GWs) de inspirações binárias tem sido um assunto de interesse recente. Estudamos forças escuras usando inspirações de razão de massa extrema (EMRIs), apontando dois assuntos de interesse. Primeiro, a órbita circular estável mais interna (ISCO) do EMRI, que define a escala de comprimento característica do sistema e, portanto, o alcance da força escura ao qual apresenta sensibilidade aumentada, investiga massas mediadoras de força que complementam aquelas estudadas com buracos negros supermassivos (SMBH) ou binários de estrelas de nêutrons. A missão LISA (o detector Ares proposto) irá investigar mediadores com massas mV 10^-16~ eV (mV 10^-18~ eV), correspondendo a ISCOs de 10⁶ M_ (10⁸ M_) SMBHs centrais. Em segundo lugar, enquanto a sensibilidade a acoplamentos escuros é tipicamente limitada pela incerteza nas massas dos componentes binários, medições independentes de massa do SMBH central por meio de campanhas de mapeamento de reverberação ou o movimento de traçadores dinâmicos permitem romper essa degenerescência. Nossos resultados, portanto, destacam a necessidade de estudos coordenados, conhecidos de forma ampla como "multimensageiro", entre futuros observatórios de GW de Hz-mHz e campanhas em andamento e futuras de medição de massa de SMBH, incluindo OzDES-RM, SDSS-RM e SDSS-V Black Hole Mapper.