Ondas gravitacionais: construção teórica e emissão por corpos rígidos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gurgel, Lucas de Araújo
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56225
Resumo: As Ondas Gravitacionais (GWs) surgiram no cenário científico como uma previsão robusta da Relatividade Geral em 1916, quando Einstein solucionou conjuntos de equações diferenciais da teoria utilizando perturbações na métrica. Este resultado indicava que tais ondas seriam pequenas distorções propagantes no espaço-tempo, geradas por rotações de sistemas binários e corpos rígidos, como estrelas de nêutrons e buracos negros, assim como por eventos super-energéticos no espaço, exemplificados pela fusão (merge) de corpos celestes. Contudo, devido à exigência tecnológica elevada para sua detecção, as Ondas Gravitacionais só foram diretamente observadas em 2015 pelos detectores do LIGO nos Estados Unidos, sendo este fato confirmado somente em 2016. Nesse intervalo entre a previsão e a detecção (1916-2015), várias previsões teóricas foram formuladas sobre as propriedades das GWs, bem como seus impactos na Astrofísica e Cosmologia. Um exemplo é o trabalho laureado com o Prêmio Nobel de 1993, concedido a Russell Alan Hulse e Joseph Taylor, que, por meio da observação contínua do par binário de estrelas de nêutrons PSR 1913+16 [1] fizeram uma descoberta significativa: o sistema binário está irradiando energia no mesmo valor previsto pela relatividade geral para a emissão de ondas gravitacionais, de modo que as duas estrelas estão lentamente espiralando uma em direção à outra. Esta descoberta representa a primeira evidência indireta da existência de ondas gravitacionais.
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Este resultado indicava que tais ondas seriam pequenas distorções propagantes no espaço-tempo, geradas por rotações de sistemas binários e corpos rígidos, como estrelas de nêutrons e buracos negros, assim como por eventos super-energéticos no espaço, exemplificados pela fusão (merge) de corpos celestes. Contudo, devido à exigência tecnológica elevada para sua detecção, as Ondas Gravitacionais só foram diretamente observadas em 2015 pelos detectores do LIGO nos Estados Unidos, sendo este fato confirmado somente em 2016. Nesse intervalo entre a previsão e a detecção (1916-2015), várias previsões teóricas foram formuladas sobre as propriedades das GWs, bem como seus impactos na Astrofísica e Cosmologia. Um exemplo é o trabalho laureado com o Prêmio Nobel de 1993, concedido a Russell Alan Hulse e Joseph Taylor, que, por meio da observação contínua do par binário de estrelas de nêutrons PSR 1913+16 [1] fizeram uma descoberta significativa: o sistema binário está irradiando energia no mesmo valor previsto pela relatividade geral para a emissão de ondas gravitacionais, de modo que as duas estrelas estão lentamente espiralando uma em direção à outra. Esta descoberta representa a primeira evidência indireta da existência de ondas gravitacionais.Gravitational Waves (GWs) emerged in the scientific landscape as a robust prediction of General Relativity in 1916, when Einstein solved differential equations sets of the theory using perturbations in the metric. This result indicated that GWs would be small propagating distortions in space-time, generated by the rotations of binary systems and rigid bodies, such as neutron stars and black holes, as well as by super-energetic events in space exemplified by celestial body mergers. However, due to the high technological demand for their detection, Gravitational Waves were only directly observed in 2015 by the LIGO detectors in the United States, with confirmation following in 2016. In the period between prediction and detection (1916-2015), various theoretical predictions were formulated regarding the properties of GWs and their impacts on Astrophysics and Cosmology. An exemplary case is the 1993 Nobel Prize-winning work of Russell Alan Hulse and Joseph Taylor, who, through continuous observation of the neutron star binary PSR 1913+16 [1], made a significant discovery: the binary system is radiating energy at the same rate predicted by general relativity for the emission of gravitational waves, causing the two stars to slowly spiral towards each other. This discovery represents the first indirect evidence of the existence of gravitational waves.CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NorteFísicaUFRNBrasilFísica Teórica e ExperimentalCC0 1.0 Universalhttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRARelatividade GeralOndas GravitacionaisEspaço-TempoOndas gravitacionais: construção teórica e emissão por corpos rígidosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56225/3/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD53ORIGINALTCC_Lucas.pdfTCC_Lucas.pdfapplication/pdf1709951https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56225/1/TCC_Lucas.pdfd880b61102a41a3aba5ef8ba3e75810dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8701https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56225/2/license_rdf42fd4ad1e89814f5e4a476b409eb708cMD52123456789/562252023-12-19 14:34:14.951oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-12-19T17:34:14Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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