Cosmologia multimensageira: a correlação cruzada entre ondas gravitacionais e catálogos de galáxias

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Tashiro, Ian Lucas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertacoes da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física
• Palavras-chave em Português: Ondas Gravitacionais; Correlações Cruzadas; Múltiplos Traçadores; Espectro de Potência Angular; Estrutura em Grande Escala; Multi-tracer; Large Scale Structure; Gravitational Waves; Cross-correlations; Angular Power Spectrum
• Link de acesso: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14042026-164259/

Avanços em levantamentos cosmológicos estão permitindo mapeamentos cada vez mais detalhados do universo observável. Campanhas observacionais futuras incorporarão uma ampla variedade de traçadores, incluindo tanto sinais eletromagnéticos (EM) quanto fontes de ondas gravitacionais (GW), para construir um modelo cosmológico mais abrangente. Apresentamos uma nova abordagem para restringir a história da expansão cósmica através da correlação cruzada entre catálogos de redshift de galáxias e fusões de buracos negros binários (BBH) detectadas por observatórios de ondas gravitacionais. Esta metodologia de sirenes escuras (dark sirens) contorna a necessidade de contrapartidas eletromagnéticas ao aproveitar o aglomeramento da estrutura em grande escala compartilhado por ambas as populações. Como esta medida depende da correlação espacial de fatias tomográficas, ela oferece uma determinação da constante de Hubble $H_0$ que é independente das sistemáticas que afetam a radiação cósmica de fundo e a escada de distâncias local. Desenvolvemos uma pipeline de simulação completa para validar esta abordagem, gerando catálogos simulados realistas que incorporam lentes gravitacionais fracas, geometrias de levantamento e efeitos de seleção. Para explorar o espaço de parâmetros de forma eficiente, introduzimos um estimador rápido para o espectro cruzado angular que evita integrações numéricas custosas. Apresentamos previsões de restrições cosmológicas para a próxima corrida O5 da rede LIGO-Virgo-KAGRA e para uma futura rede de detectores de terceira geração (Einstein Telescope e Cosmic Explorer). Concluímos que, enquanto os dados de curto prazo fornecerão testes de consistência, a rede de terceira geração atingirá uma precisão de sub-porcento ($H_0 = 70,01 \\pm 0,30 \\text{ km s}^{-1} \\text{Mpc}^{-1}$ nas nossas simulações), suficiente para arbitrar de forma independente a atual tensão de Hubble.