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Sombras de agujeros negros rotantes rodeados por medios transparentes

Jan 8, 2025
125 pages
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Abstract:
En esta Tesis se realiza un estudio teórico acerca de las sombras que producen en el cielo de un observador lejano ciertos tipos de agujeros negros rotantes, en presencia de un medio transparente. Cuando un agujero negro está iluminado por una fuente extensa o rodeado de un disco de acreción geométricamente grueso y ópticamente delgado, su apariencia es la de una región oscura en un fondo lumi- noso. Las sombras tienen una forma no trivial debido a la deflexión gravitatoria de la luz, que en el caso de un agujero negro rotante da lugar a una asimetría característica en la dirección perpendicular al eje de rotación. Para obtener el con- torno de la sombra se utiliza el formalismo de Hamilton-Jacobi en cada una de las métricas consideradas, para así integrar las ecuaciones de movimiento de la luz. Las curvas teóricas obtenidas en este trabajo se pueden usar para contrastar observaciones de agujeros negros para diversas teorías de gravedad. En particu- lar, se consideran agujeros negros en relatividad general rodeados de un fluido transparente con presión anisótropa. Luego se estudia una familia de métricas que incluye ejemplos provenientes de teorías como las cosmologías de mundos brana, gravedad de Horndeski y gravedad escalar-tensorial de Einstein-Gauss-Bonnet en 4 dimensiones. Finalmente, se analiza el caso de la teoría de Einstein-Maxwell acoplada a un campo dilatónico. En estos últimos dos casos, se incluye la presencia de un medio en estado de plasma, que refracta los rayos de luz en función de su frecuencia. En todos los escenarios, dado el contorno de una sombra se definen tres observables geométricos que caracterizan su forma y tamaño, y se estudia su dependencia con los parámetros de cada caso.