MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech17398
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a523.01
■1001  ▼aSeymour,  Brian  Christopher.
■24510▼aFuture  Prospects  in  Gravitational  Waves:  From  Testing  Fundamental  Physics  to  Instruments  Beyond  LIGO
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a304  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Chen,  Yanbei.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aIn  this  thesis,  we  study  the  prospects  for  gravitational  wave  astronomy  in  the  future.  We  focus  on  a  couple  of  areas  for  gravitation  waves  beyond  LIGO:  improving  measurement  techniques  of  cosmological  parameters,  developing  new  waveforms  for  environmental  effects,  probing  fundamental  physics  in  waveforms,  and  high  frequency  gravitational  wave  detectors.In  the  first  part  of  this  thesis,  we  develop  two  methods  to  constrain  cosmological  parameters  using  gravitational-wave  observations.  The  first  approach  employs  the  statistical  dark  siren  method,  where  the  observed  distribution  of  binary  black  hole  events-whose  luminosity  distances  are  directly  measured-is  matched  against  astrophysical  population  models.  By  analyzing  the  Fisher  information  in  the  event  distribution,  we  derive  the  Cramer-Rao  bounds  to  quantify  both  statistical  uncertainties  and  potential  biases  arising  from  unmodeled  features  in  the  merger  rate  and  mass  distribution.  The  second  approach  leverages  the  benefits  of  multiband  observations  with  decihertz  detectors,  which  dramatically  improve  host  galaxy  identification  by  refining  source  localization.  This  enhanced  capability  benefits  reduces  systematic  errors  in  the  measurement  of  the  Hubble  constant  and  other  cosmological  parameters.  Together,  these  methods  pave  new  pathways  for  precision  cosmography  using  gravitational  waves.In  the  second  part  of  the  thesis,  we  investigate  gravitational-wave  signatures  arising  from  binary  black  holes  merging  in  the  vicinity  of  supermassive  black  holes  (SMBHs).  One  study  focuses  on  hierarchical  triple  systems  where  the  orbital  motion  around  an  SMBH  imprints  striking  modulations  on  the  gravitational  waveforms.  In  our  work,  gravitational  lensing  is  highlighted  as  a  pivotal  effect-alongside  Doppler  shifts  and  de  Sitter  precession-that  is  crucial  for  breaking  parameter  degeneracies.  A  complementary  analysis  considers  eccentric  orbits,  incorporating  orbital  pericenter  precession  alongside  Doppler  and  precession  effects  to  further  refine  parameter  estimation.  Together,  these  investigations  demonstrate  that  dynamic  lensing  and  orbital  modulations  can  be  leveraged  to  probe  SMBH  properties  and  their  environments  with  unprecedented  precision,  underscoring  the  importance  of  incorporating  these  environmental  effects  into  waveform  models.In  the  third  work,  we  explore  inspiral  tests  of  general  relativity  by  examining  the  phase  evolution  of  gravitational-wave  signals  from  coalescing  binary  systems.  First,  we  test  Giddings'  non-violent  non-locality  proposal,  which  posits  that  quantum  information  is  transferred  via  a  non-local  interaction  that  generates  metric  perturbations  around  black  holes  by  creating  an  effective-one-body  waveform.  We  show  that  this  can  be  captured  by  parameterized  tests  of  general  relativity  waveforms.  In  the  second  half,  we  assess  the  robustness  of  post-Newtonian  coefficients  against  unmodeled  deviations  by  introducing  parameterized  tests  that  exploit  the  inherent  geometry  of  the  waveform.  We  show  that  the  tests  of  general  relativity  are  intimately  related  to  the  geometry  of  the  signal  manifold  and  propose  a  new  singular  value  decomposition  method  to  search  for  deviations  for  testing  the  predictions  of  general  relativity  and  probing  potential  modifications  to  gravitational  dynamics.In  the  fourth  part  of  this  thesis,  we  explore  optimizing  the  GEO600  detector  for  high-frequency  gravitational  wave  detection.  Although  GEO600  is  less  sensitive  than  LIGO  in  the  conventional  50-400  Hz  band,  we  demonstrate  that  by  detuning  the  signal-recycling  mirror  its  sensitivity  can  be  enhanced  at  tens  of  kHz.  Using  simulations  with  Finesse  3.0,  we  show  that  the  sensitive  point  can  be  effectively  scanned  across  various  frequencies  by  adjusting  the  detuning  angle.  This  tuning  enables  GEO600  to  better  target  monochromatic  sources,  such  as  boson  clouds  arising  from  superradiance,  thereby  opening  a  promising  new  window  for  high-frequency  gravitational  wave  astronomy.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aStar  &  galaxy  formation
■650  4▼aSolar  system
■650  4▼aGravity
■650  4▼aBlack  holes
■650  4▼aStars  &  galaxies
■650  4▼aNonviolence
■650  4▼aGravitational  waves
■650  4▼aTheory  of  relativity
■650  4▼aGeometry
■650  4▼aRadiation
■650  4▼aParameter  estimation
■650  4▼aCosmology
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aAstronomy
■650  4▼aParticle  physics
■653    ▼aGravitational  wave
■653    ▼aCosmology
■690    ▼a0596
■690    ▼a0798
■690    ▼a0606
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bPhysics,  Mathematics  and  Astronomy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358826▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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