Extreme mass-ratio inspirals into bosonic stars

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Campos bosónicos massivos podem formar estruturas solitónicas autogravitantes: estrelas de bosões no caso de campos escalares e estrelas Proca no caso de campos vetoriais. Para campos ultraleves, estas estruturas podem descrever os núcleos de matéria escura que envolvem buracos negros supermassivos no centro das galáxias.

Tem sido argumentado que futuros detetores de ondas gravitacionais poderão ser capazes de sondar as propriedades de estruturas compostas por matéria escura. Neste trabalho, estudamos estrelas de bosões e estrelas Proca esfericamente simétricas, bem como estrelas Proca axialmente simétricas, no regime Newtoniano.

Aplicamos teoria linear de perturbações a todas as configurações e calculamos os modos quasinormais para os casos esfericamente simétricos. As frequências obtidas são puramente reais, o que indica a presença de modos normais e ausência de instabilidades neste regime. Analisamos de seguida a resposta de cada configuração à presença de um pequeno objeto compacto em espiral em direção ao centro da estrela. Por fim, calculamos a perda total de energia do objeto, comparando-a entre as diferentes classes de solitões. Os resultados mostram que a resposta da estrutura bosónica depende da natureza do campo e constituem um primeiro passo rumo a uma descrição totalmente relativista.