Excentricidade como assinatura de fusões hierárquicas de massa subsolar em discos colapsares

Neste trabalho, investigamos as assinaturas de ondas gravitacionais de um cenário proposto de fusão de massa subsolar, resultante da fragmentação dentro de um disco de acreção colapsar. Este cenário tem despertado interesse recente, especialmente após a observação do transiente eletromagnético AT2025ulz, que é considerado um possível candidato a superkilonova, equivalente ao evento de onda gravitacional sublimiar S250818k. A compreensão desses fenômenos é crucial para a astrofísica de ondas gravitacionais, pois eles podem oferecer novas perspectivas sobre a formação e evolução de objetos compactos no universo.

Uma das previsões fundamentais associadas à fragmentação de discos de acreção é a formação de múltiplos fragmentos menores, que podem ser interpretados como estrelas de nêutrons de baixa massa. Dentro desse ambiente dinâmico, alguns desses fragmentos têm a capacidade de se fundir hierarquicamente, criando um processo em cascata de coalescências. Este mecanismo de formação é distinto de outros cenários de fusão e pode levar a características observacionais únicas, especialmente no espectro de ondas gravitacionais. A identificação desses fragmentos e a compreensão de suas interações são etapas essenciais para validar o modelo de fragmentação.

Espera-se que tais fusões hierárquicas não apenas produzam contrapartes eletromagnéticas individuais, que poderiam ser observadas por telescópios convencionais, mas também, devido às suas repetidas dinâmicas de captura e fusão, transmitam impulsos significativos ao sistema binário. Esses impulsos, por sua vez, são capazes de impulsionar a excentricidade orbital dos objetos em coalescência. A excentricidade é uma característica crucial, pois a maioria dos modelos de fusão de objetos compactos assume órbitas quase circulares no momento da coalescência, o que torna a detecção de excentricidade um indicador poderoso de processos dinâmicos complexos.

Como resultado, futuras detecções de excentricidades em potenciais eventos candidatos a ondas gravitacionais de massa subsolar seriam um forte indicador para um cenário de formação hierárquica. A presença de excentricidade orbital mensurável em um sistema de fusão de massa subsolar forneceria evidências observacionais diretas para a ocorrência de múltiplas interações gravitacionais e coalescências sequenciais, em vez de uma única fusão isolada. Isso permitiria diferenciar entre diferentes modelos de formação de objetos compactos e refinar nossa compreensão dos ambientes astrofísicos extremos onde esses eventos ocorrem.

A investigação dessas assinaturas de ondas gravitacionais e a busca por excentricidades orbitais representam um avanço significativo na astrofísica de ondas gravitacionais. A confirmação de um cenário de fusão hierárquica por meio da excentricidade não apenas validaria as previsões teóricas sobre a fragmentação de discos de acreção, mas também abriria novas avenidas para a interpretação de dados de observatórios como LIGO, Virgo e KAGRA. Este estudo contribui para a compreensão dos mecanismos de formação de objetos compactos e para a identificação de novos tipos de fontes de ondas gravitacionais, enriquecendo o campo da astronomia multi-mensageira.