PROPAGACIÓN DE CAMPOS EN ESPACIO-TIEMPOS DE AGUJEROS NEGROS

Resumen

En este trabajo se estudian aspectos de las Teorías clásica y cuántica de campos en espaciotiempos curvos. La motivación principal es doble. Primero, la necesidad de contar con una teoría cuántica de la gravedad, que describa las propiedades del espacio tiempo y los fenómenos físicos relacionados con la gravitación a nivel cuántico. Segundo, la necesidad de contar con un formalismo que permita el estudio de la propagación de campos físicos en la vecindad de agujeros negros y otros objetos compactos en el universo, con miras a su detección, la determinación de sus principales propiedades físicas, su estabilidad y la generación y detección de ondas gravitacionales producto de fenómenos violectos en el universo. Con vistas a resolver las cuestiones antes mencionadas, en los trabajos relacionados con esta propuesta primeramente se analiza la propagación de campos clásicos débiles en un espacio-tiempo curvo general, obteniéndose las ecuaciones que describen la dinámica de perturbaciones de diferente espín en el mismo. Se usan los resultados obtenidos para estudiar la evolución temporal completa de perturbaciones en varios espacio-tiempos específicos que describen agujeros negros y branas. Además se estudia la cuantización de campos en un fondo gravitatorio clásico arbitrario, obteniendo, en el caso de campos masivos de diferente espín, expresiones para la acción efectiva cuántica renormalizada al nivel de un lazo, y el tensor de energía-momentum renormalizado de los mismos. Las expresiones obtenidas se aplican al estudio de la polarización de vacío gravitacional en espacio-tiempos de Reissner-Nordstrom y cuerdas negras. Se resuelven las ecuaciones semiclásicas de Einstein en el caso de agujeros negros esféricamente simétricos y, para el caso específico de un agujero negro con carga eléctrica, se determinan las frecuencias cuasinormales de perturbaciones escalares, descubriéndose un corrimiento apreciable de las mismas con relación a su contraparte clásica. El formalismo general desarrollado, así como los principales resultados obtenidos al aplicar las teorías desarrolladas a sistemas físicos y cosmológicos de interés, están avalados por 14 artículos publicados en revistas de alto impacto en Física, entre ellas cinco artículos publicados en la prestigiosa revista norteamericana Physical Review D, la de más alto impacto en esta ciencia. Además, se cuenta con el aval de tres premios provinciales de la Academia de ciencias, otorgados en años anteriores, como reconocimientos a estudios previos realizados por el autor en estos temas, algunos de los cuales se incluyen aquí por razones de completitud. Es de resaltar que los resultados presentados y publicados por el autor, relacionados con el método desarrollado para el tratamiento de perturbaciones en espacio tiempos de agujeros negros, posee gran relevancia debido al hecho de que las perturbaciones gravitacionales no son más que ondas gravitacionales, que han sido recientemente detectadas, lo cual se ha convertido en el descubrimiento del siglo. De hecho, en el experimento mencionado, se reclama la detección de las ondas mencionadas como resultado del análisis de la señal obtenida de cierto punto específico del cosmos, donde se interpreta dicha señal como debida a la fase cuasinormal de la evolución de las perturbaciones gravitacionales producidas por el choque de dos agujeros negros. En los trabajos del autor resumidos aquí, más de una vez se recalca esta idea, y se ofrecen los métodos para determinar analítica o numéricamente, las frecuencias cuasinormales de perturbaciones gravitacionales, útiles para ajustar curvas experimentales precisamente del tipo de las encontradas en el experimento del siglo. Esto da una idea de la actualidad, la novedad y la relevancia de parte de los resultados presentados en esta propuesta a premio