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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33386
Tipo: | Tese |
Título: | Problemas direto e inverso em sistemas análogos da gravitação |
Autor(es): | Albuquerque Filho, Saulo Soares de |
Primeiro Orientador: | Bezerra, Valdir Barbosa |
Primeiro Coorientador: | Kokkotas, Konstantinos |
Resumo: | Modelos análogos fornecem uma promissora fonte de estudos para sistemas astrofísicos, tais como buracos negros e objetos compactos exóticos. Ao contrário dos objetos astrofísicos propriamente, os sistemas análogos podem ser adequadamente preparados para experimentos controlados em laboratório de modo a investigar sua dinâmica. As seções de choque e outras propriedades de espalhamento podem então ser mensuradas. Os resultados finais podem então ser comparados com os previstos para o caso astrofísico, e novos insights físicos podem emergir. Nesta tese, relatamos quatro resultados distintos. Primeiro, revisamos o problema direto da teoria de perturbação linear de buracos negros e objetos compactos exóticos sem horizonte, tanto no cenário astrofísico quanto em termos de seus sistemas análogos. A partir daí, deduzimos as formas de onda emitidas por esses objetos perturbados. Ao confrontar esses sinais, uma assinatura direta da refletividade do núcleo dos objetos compactos exóticos sem horizonte é deduzida, derivando uma importante smoking-gun para distingui-los dos buracos negros. Em segundo lugar, descrevemos um método semiclássico e não-paramétrico que permite a reconstrução do potencial efetivo a partir do conhecimento dos coeficientes de espalhamento. Terceiro, estendemos este método para potenciais dependentes da energia para resolver o problema de sistemas com rotatação. Por último, aplicamos esta extensão para estudar o problema inverso de sistemas análogos que admitem rotação e condições de contorno dependentes de energia. Ao estender tais resultados, fornecemos uma receita que permite relacionar espectros de transmissão ressonante com um potencial equivalente e reconstruir a condição de contorno no núcleo da fonte de espalhamento. Para demonstrar a precisão e o escopo do nosso método, nós o aplicamos ao vórtice de drenagem imperfeito em rotação, que foi proposto como um sistema analogo para objetos astrofísicos extremamente compactos. Concluímos que a capacidade de reconstruir potenciais e condições de contorno dependentes da energia pode ser de interesse para estudos experimentais de tais sistemas. |
Abstract: | Analog gravity models provide an insightful source of study for the qualitative key properties of astrophysical gravitating systems, such as black holes and exotic compact objects. Unlike distant astrophysical compact objects, analog gravity systems can be properly prepared for lab-controlled table-top experiments to investigate their dynamics. Cross-sections and other scattering properties can then be assessed by careful experiments and precise measurements. This obtained data can be compared with what was expected to be gotten from the as-trophysical objects, and new physical insights can emerge. In this thesis, we report four distinct results. First, we summarize the direct problem for the linear perturbation theory of black holes and exotic horizonless compact objects, both in the astrophysical scenario and in terms of analog gravity systems. We derive the ringdown waveform signals emitted by those perturbed objects from that description. By confronting these signals, a direct signature of the exotic compact horizonless objects' core-reflectivity is detached, deriving an important smoking gun for distinguishing them from black holes. Second, we outline a semiclassical, nonparametric method that allows for the reconstruction of the effective scattering potential from the knowledge of the scattering coefficients. Third, we extend this method for energy-dependent scattering potentials to address the problem of rotating systems. Lastly, we apply this extension to study the inverse problem of analog gravity systems which admit rotation and energy-dependent boundary conditions. By extending our previous results, we provide a recipe that allows one to relate resonant transmission spectra with effective WKB-equivalent potentials and even reconstruct the boundary condition at the core of the scattering source. To demonstrate the accuracy and scope of our method, we apply it to a rotating imperfect draining vortex, which has been proposed as an analog system to astrophysical extreme com-pact objects. We conclude that the capability to reconstruct energy-dependent potentials and boundary conditions could be of interest to experimental studies of such systems. |
Palavras-chave: | Física Sistemas análogos da gravitação Método inverso Teoria perturbativa de buracos negros |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Idioma: | eng |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Física |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/33386 |
Data do documento: | 30-Jul-2024 |
Aparece nas coleções: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física |
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