Dinâmica caótica de corpos extensos orbitando buracos negros

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Fernanda de Faria, 1987-
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15014
Resumo: Orientadores: Ricardo Antonio Mosna, Marcus Aloizio Martinez de Aguiar
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spelling Dinâmica caótica de corpos extensos orbitando buracos negrosChaotic dynamics of extended bodies orbiting black holesCorpos extensos em relatividade geralDinâmica caóticaExtended bodies in general relativityChaotic dynamicsOrientadores: Ricardo Antonio Mosna, Marcus Aloizio Martinez de AguiarTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Nesta tese, investigamos como efeitos de quadrupolo em corpos teste podem levar a dinâmicas caóticas na relatividade geral. Com esse propósito, estudamos o movimento de dois objetos de diferentes formatos, sem spin, orbitando em torno de buracos negros. Primeiramente, examinamos a dinâmica orbital de um corpo axissimétrico, cuja forma oscila entre um esferóide prolato e oblato, na geometria de Schwarzschild, e mostramos que desvios periódicos da simetria esférica no formato corpo teste podem desencadear o caos. Em seguida, mostramos que esse efeito pode surgir mesmo se o corpo extenso for esfericamente simétrico em todos os momentos, isto é, se o corpo for uma esfera pulsante. Descobrimos que, embora uma bola pulsante siga uma geodésica no vácuo (com ou sem constante cosmológica), o caos homoclínico surge perto de órbitas circulares instáveis no caso geral de um espaço-tempo esfericamente simétrico. Como exemplos desse fenômeno, analisamos os casos dos espaços-tempos de Reissner-Nordström e de Ayón-Beato-García. As equações de movimento do corpo extenso foram obtidas segundo o formalismo de Di- xon, até a ordem de quadrupolo, e o método de Melnikov foi utilizado para mostrar que o sistema apresenta interseções homoclínicas, que implicam comportamento caótico, como consequência de nossa suposição de uma perturbação na estrutura do corpo de testeAbstract: In this thesis, we investigate how quadrupole effects in test bodies may lead to a chaotic dynamics in general relativity. With this purpose, we study the motion of two spinless objects with distinct shapes in orbit around black holes. Firstly, we examine the orbital dynamics of an axisymmetric body whose shape oscillates between a prolate and an oblate spheroid, in Schwarzschild geometry, and we show that periodic deviations from spherical symmetry in the shape of the test body may trigger the onset of chaos. Next, we show that this effect may arise even if the extended body is spherically symmetric at all times, e.g., if the body is a pulsating sphere. We find that, although a pulsating spherical ball follows a geodesic in vacuum (with or without cosmological constant), homoclinic chaos does arise near unstable circular orbits in the general case of a spherically symmetric spa- cetime. As examples of this phenomenon, we analyze the cases of the Reissner-Nordström and Ayón-Beato-García spacetimes. The equations of motion of the extended body were obtained according to Dixon’s formalism, up to quadrupole order, and the Melnikov’s method was used to show that the system presents homoclinic intersections, which imply chaotic behavior, as a consequence of our assumption of a changing-shape perturbation in the structure of the test bodyDoutoradoFísicaDoutora em CiênciasCAPES1766497[s.n.]Mosna, Ricardo Antonio, 1974-Aguiar, Marcus Aloizio Martinez de, 1960-Saa, Alberto VazquezSobreira, FláviaRichartz, MaurícioOliveira, Rafael Ribeiro Dias Vilela deUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRodrigues, Fernanda de Faria, 1987-20232023-06-26T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (90 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/15014RODRIGUES, Fernanda de Faria. Dinâmica caótica de corpos extensos orbitando buracos negros. 2023. 1 recurso online (90 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15014. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1345203porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-08-17T14:45:06Zoai::1345203Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2023-08-17T14:45:06Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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