Modelagem de ondas gravitacionais de sistemas binários de estrelas de nêutrons

A detecção do evento de onda gravitacional GW170817 a partir da coalescência de um sistema binário de estrelas de nêutrons, juntamente com seus contrapartes eletromagnéticos, inaugurou uma nova era da astronomia de múltiplos mensageiros. O evento forneceu restrições adicionais sobre as propriedades das estrelas de nêutrons e a equação de estado. Essencial para a determinação dessas propriedades da fonte são modelos de forma de onda precisos e eficientes. Com o advento de detectores de nova geração mais sensíveis, um número aumentado de observações com medidas mais precisas desses sistemas será possível, tornando os modelos de forma de onda precisos ainda mais cruciais. Portanto, esta tese avança na modelagem de forma de onda em duas direções. Primeiro, desenvolvemos um modelo de forma de onda fenomenológico calibrado em um conjunto maior e mais diverso de simulações de relatividade numérica e o estendemos para incluir correções de modo de ordem superior. Complementar às técnicas tradicionais de modelagem de forma de onda, também propomos uma abordagem nova e orientada por dados para a construção de modelos, aproveitando dados observacionais de detectores de nova geração. Em segundo lugar, investigamos ondas gravitacionais de sistemas além das fusões binárias convencionais: apresentamos a primeira simulação de relatividade numérica de um binário de estrela de nêutrons-com-buraco-negro de massa sub-solar, exploramos como a inferência de massa combinada e de maré nos ajuda a classificar as fontes em binários de baixa massa, e realizamos simulações de relatividade numérica de estrelas de nêutrons com mistura de matéria escura. Juntas, os resultados desta tese demonstram o desenvolvimento de modelos de forma de onda que não são apenas precisos, mas também eficientes e aplicáveis em amplos espaços de parâmetros, ressaltando a necessidade de seu contínuo avanço para extrair completamente informações astrofísicas robustas de estrelas de nêutrons e outros objetos compactos.