Identificação das Galáxias Hospedeiras de Fusões Binárias Compactas

A identificação das galáxias hospedeiras de fusões binárias compactas de massa estelar representa uma fronteira crucial na astrofísica, pois abrirá uma nova janela para o estudo de suas histórias de formação e para a medição de parâmetros cosmológicos-chave, como a constante de Hubble. Até o momento, apenas uma fusão, a GW170817, teve sua galáxia hospedeira identificada com segurança por meio de observações eletromagnéticas equivalentes. A vastidão dos volumes de localização da rede LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), aliada à ausência de emissão eletromagnética para a maioria dos eventos, torna a identificação do hospedeiro um desafio significativo para a comunidade científica.

Contudo, à medida que a sensibilidade da rede de detectores de ondas gravitacionais (GW) continua a aprimorar-se, os eventos detectados tornam-se progressivamente mais bem localizados no espaço. Este avanço abre uma oportunidade para refinar as estratégias de busca. A luminosidade de uma galáxia, que reflete sua massa ou taxa de formação estelar, correlaciona-se diretamente com a probabilidade de ela abrigar uma fusão binária compacta. Essa correlação fundamental serve como base para uma abordagem mais direcionada na busca por galáxias hospedeiras, permitindo focar em regiões do universo com maior probabilidade de sucesso.

Neste estudo, propomos uma metodologia que se concentra nas galáxias mais luminosas dentro dos volumes de localização dos eventos de ondas gravitacionais mais bem delimitados. Para cada galáxia candidata, estimamos a constante de Hubble correspondente, combinando seu desvio para o vermelho (redshift) com a distância de luminosidade inferida a partir das observações de ondas gravitacionais. Essa abordagem permite não apenas identificar potenciais hospedeiros, mas também utilizar suas propriedades para inferir parâmetros cosmológicos, estabelecendo uma ligação direta entre a astrofísica de ondas gravitacionais e a cosmologia observacional.

Aplicando essa metodologia aos eventos LVK bem localizados, especificamente \texttt{S250207bg}, \texttt{GW190814} e \texttt{S250830bp}, identificamos um número restrito de galáxias candidatas. Ao restringir a análise às 1% mais luminosas das galáxias com luminosidade acima de $L_{\rm th} \sim 10^{11} h^{-2} L_{\odot}$ dentro do volume de localização, encontramos 1, 1 e 4 galáxias, respectivamente, para cada um desses eventos. A probabilidade de que essas galáxias sejam associações aleatórias, não relacionadas aos eventos de ondas gravitacionais, varia entre 29% e 36% para os três eventos analisados, indicando uma chance razoável de serem os verdadeiros hospedeiros.

Diante desses resultados promissores, encorajamos fortemente a realização de observações de acompanhamento detalhadas dessas galáxias candidatas a hospedeiras. Espera-se que esta abordagem se torne progressivamente mais robusta e eficaz em futuras campanhas de observação do LVK. Com o aumento da sensibilidade dos detectores e a melhoria na localização dos eventos, esta metodologia permitirá estabelecer restrições mais precisas nas histórias de formação de fusões binárias compactas e, consequentemente, aprimorar as medições da constante de Hubble, contribuindo significativamente para o avanço da cosmologia e da astrofísica de ondas gravitacionais.