Coalescence of Exotic Compact Objects in the new era of gravitational wave astronomy

Resumen

La detección directa de ondas gravitacionales a través\'es de los observatorios interferómetricos LIGO y Virgo abre una nueva era de multi-mensajeros para estudiar algunos de los fenómenos más energéticos que ocurren en el Universo. Aunque hasta ahora las detecciones son coherentes con la fusión de sistemas binarios de agujeros negros y con la colisión entre dos estrellas de neutrones, en el futuro podremos llegar a detectar ondas gravitacionales provenientes de nuevos sistemas binarios compuestos de objetos compactos diferentes. Estos aparentes objetos compactos exóticos (ECOs) podrían existir en teoría, pero a\'un no se han encontrado en la naturaleza, ya que se supone son demasiado tenues para ser detectados por los telescopios electromagnéticos actuales. En esta tesis estudiamos, a través de simulaciones numéricas tridimensionales de relatividad, la dinámica de estos ECOs y la radiación gravitacional emitida durante su coalescencia, enfocándonos en sistemas binarios formados por estrellas de bosones (es decir, objetos auto-gravitantes modelados con un campo escalar complejo), estrellas de materia oscura (es decir, objetos compactos astrofísicos que solo interactúan con otras estrellas a través de la gravedad) y estrellas de neutrones con una peque\~na fracción de materia oscura en su interior (es decir, modeladas por estrellas mixtas de fermión-bosón). Las ondas gravitacionales de la coalescencia de objetos compactos juegan un importante rol en el estudio de la gravedad fuerte. Es por ello que nuestro estudio es crucial para discriminar si futuras detecciones de ondas gravitacionales atípicas serían provenientes de fuentes desconocidas, tales como los ECOs. Por consiguiente, explorar la huella de estas ondas gravitacionales podría revelar su existencia.