Accretion disks around compact objects

Resumo:

Um dos maiores desafios que enfrentamos em astrofísica é estudar buracos negros e compreender de que forma a relatividade geral os decreve adequadamente. Acredita-se que os candidatos a buracos negros sejam bem descritos pela solução de Kerr. Contudo, a evidenciência de matéria escura e o comportamento anómalo da gravidade no interior do horizonte de eventos levam-nos a considerar outras soluções de espaço-tempo conhecidas como \textit{black hole mimickers}.

Algumas teorias sugerem que campos escalares bosónicos podem formar soluções compatas estáveis, dificeis de distinguir observavelmente de buracos negros, intituladas de estrelas dea bosões. Neste projeto, consideramos o seu limite para campos fracos, isto é, campos escalares muito leves ($\sim 10^{-17}eV$) acoplados de forma fraca com a gravidade, conhecido como estrela de bosões Newtoniana. O nosso objetivo é estudar se estas soluções podem reproduzir a acreção de um buraco negro de Kerr, sendo potenciais \textit{black hole mimickers}.

Aplicando o modelo de Novikov-Thorne, descrevemos a acreção de um disco estacionário, fino, e opticamente denso. Comparamos o fluxo eletromagnético de discos em torno de buracos negros e de estrelas de bosões newtonianas, identificando assinaturas sobre a natureza do objecto acretante. Encontramos um espaço de parâmetros de massa e rotação do buraco negro tal que a luminosidade bolométrica dos discos é a mesma.

Discutimos como o espectro de emissão dos discos na banda mais energética do ultravioleta pode ser usado para diferenciar as duas soluções de espaço-tempo. Por fim, verificamos se estrelas de bosões newtonianas descrevem as luminosidades de alguns centros galáticos ativos. Concluimos que estes que são consistentes com soluções compactas de campos escalares leves ($\sim 10^{-16} - 10^{-19} eV$).