Natureza fractal e multifractal da onda gravitacional GW150914 detectada pelo LIGO

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Nepomuceno, Mackson Matheus França
• Orientador(a): Freitas, Daniel Brito de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Análise fractal e multifractal; Séries temporais; Ondas gravitacionais
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22338

Usando as recentes observações da onda gravitacional GW150914 produzida pelo sistema de buracos negros binários coalescentes, a presente tese investiga a natureza fractal e multifractal da variação temporal da deformação relativa (strain) medido pelos detectores do Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO na sigla em inglês). Uma seleção de métodos e procedimentos, tais como as análises R/S e Wavelet, assim como, o método multifractal denotado por MFDMA, foram usados para estimar parâmetros estatísticos que sintetizam a onda gravitacional como uma série temporal complexa. Seja nos dados de Hanford ou Livingston, a análise fractal revelou que a referida série apresenta um comportamento com forte persistência e memória de longa duração quantificado pelo expoente de Hurst. Além disso, a forte aglomeração das flutuações encontrados pela análise R/S indica o alto grau de dependência por escala, característica de um sinal multifractal. Por outro lado, a análise multifractal através do método MFDMA sugere que a série temporal apresenta uma predominância de fracas singularidades em detrimentos às fortes, causando uma assimetria no espectro de singularidade D(h). Neste contexto, foram realizados dois tipos de procedimentos que analisam as possíveis fontes de multifractalidade presentes na série temporal. Os resultados mostram que procedimentos apontam para a existência de dois regimes de multifractalidade na série temporal separados pela região onde ocorre a colisão dos buracos negros, referentes aos dados de Hanford, e, para os dados de Livingston, próximo ao final da fase de inspiralização. Em seguinte, foi verificado a evolução temporal dos parâmetros multifractais, um processo similar ao adotado quando aplica-se a análise R/S. Como um resultado, constatou-se que, durante a evolução da diversidade lateral esquerda do espectro D(h), esse parâmetro sofre um pequeno impulso. A origem física desse impulso pode estar associada à amplitude da memória derivada do nível de polarização em relação a linha de visada do observador. Essa característica pode abrir caminho para uma gama de especulações, dentre elas, que a elasticidade do tecido espaço-tempo por ser inferida pelo comportamento multifractal da onda gravitacional.