Transientes Curtos de Ondas Gravitacionais como Sondas de Paredes de Domínios Cósmicos

Neste estudo, investigamos uma interpretação topológica da matéria escura (TDM) que invoca a existência de paredes de domínio cósmico. Para isso, ajustamos um modelo de parede de domínio, fisicamente motivado, aos dados de deformação coletados pelos detectores LIGO Hanford e Livingston. O objetivo principal foi testar a viabilidade dessa hipótese em relação a eventos de ondas gravitacionais conhecidos.

A hipótese de coalescência de buracos negros binários (BBH) mostrou-se individualmente favorecida para os eventos GW231123 e GW190521. Os valores de $\log_{10}\mathcal{B}_{\rm BBH/TDM}$ foram de $12, 2$ e $11, 3$, respectivamente, indicando uma forte preferência pela explicação BBH. Contudo, é importante notar que esses valores são inferiores aos tipicamente recuperados de formas de onda BBH máximas, que são combinadas a posteriori e injetadas em segmentos de ruído próximos. Essa discrepância sugere a necessidade de uma análise mais aprofundada.

Pela primeira vez, realizamos um ajuste conjunto, no qual os sinais da parede do domínio, provenientes de um único campo escalar subjacente, foram simultaneamente restringidos por ambos os eventos. Essa abordagem permite uma avaliação mais robusta da consistência dos dados com a hipótese TDM, considerando a possibilidade de uma origem comum para os sinais observados. A análise conjunta é crucial para identificar padrões que poderiam ser obscurecidos em investigações individuais.

Embora a hipótese TDM não tenha sido favorecida em relação aos sinais BBH na análise conjunta, nossos resultados revelam que os dois eventos são consistentes com a existência de um campo escalar comum. Os parâmetros TDM compartilhados demonstraram concordância entre diferentes realizações de ruído independentes e diversas localizações no céu. Isso indica que, apesar da menor probabilidade, a explicação TDM não pode ser completamente descartada e merece investigação contínua.

Adicionalmente, observamos que os transientes TDM injetados são sistematicamente recuperados sob a hipótese BBH, frequentemente associados a grandes parâmetros de spin. Esse achado revela uma degeneração morfológica significativa entre os sinais de parede de domínio e os de buracos negros binários. Tal degeneração pode, potencialmente, mascarar sinais genuínos de paredes de domínio, dificultando sua detecção e interpretação em futuras observações. A compreensão dessa degeneração é vital para o desenvolvimento de métodos de busca mais eficazes.

Em suma, esta análise demonstra que os testes de consistência de parâmetros aplicados a múltiplos eventos fornecem um novo e poderoso discriminante para pesquisas de matéria escura baseadas em paredes de domínio. Essa metodologia será fundamental nas próximas execuções de observação, permitindo refinar a busca por evidências de matéria escura topológica e distinguir entre diferentes cenários astrofísicos. A continuidade dessas investigações é essencial para avançar nossa compreensão da natureza da matéria escura no universo.