Shadows en agujeros negros estacionarios y axialmente simetricos
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Date
2019
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Actualmente, la detección del agujero negro supermasivo al interior de la galaxia M87 otorgó la primera imagen real de estos cuerpos compactos. Esto posible al medir directamente la sombra o el shadow que este genera, aportando una prueba más a la relatividad general en el régimen de campo fuerte. En el presente trabajo se construyó el código PUNCH, el cual permite simular el comportamiento de los fotones en las inmediaciones de un agujero negro estacionario y axialmente simétrico, con el fin de simular el shadow y el lente gravitacional que este produce. Para su calibración, se desarrolló la teoría de órbitas esféricas alrededor de un agujero negro de Kerr y se dedujo una expresión analítica que permitió delimitar el borde del shadow. Al comparar los resultados numéricos y teóricos, se encontró una disminución en el tamaño del shadow numérico, debido a que la solución analítica está calculada en el infinito. Además, se obtuvo una primera noción de la geometría del espacio-tiempo en las inmediaciones de los agujeros negros a través del lente gravitacional que estos generan. Finalmente, como una primera aplicación del código, se simuló el shadow de un cuerpo compacto con deformación cuadrupolar arbitraria de masa descrito por la métrica-q, en donde se observó que a partir de valores específicos del parámetro de deformación, aparece una fuerte dependencia de las condiciones iniciales sobre el lente gravitacional, lo cual sugiere un comportamiento caótico en la trayectoria de los fotones.
Description
Keywords
Shadows, Agujeros Negros, Geodésicas, Métodos Numéricos.