Colapso gravitacional

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CAP´ ITULO 1

Introducci´n o

La disipaci´n de energ´ de objetos compactos en etapa de colapso se da en forma de o ıa emisi´n de part´ o ıculas sin masa (fotones y/o neutrinos), proceso com´n en la evoluci´n de u o estrellas masivas, por lo general una estrella de neutrones [1]. La mayor motivaci´n por o el cual se estudian sistemas autogravitantes en etapa de colapso gravitacional enpresencia de campos gravitacionales y electromagn´ticos fuertes es que es uno de los fen´menos e o astrof´ ısicos en los cuales se esperan obtener mejores datos observacionales y en donde la relatividad general juega un papel importante. De lo anterior se busca estudiar el colapso gravitacional de esferas radiantes autogravitantes a partir de la “aproximaci´n o poscuasiest´tica” [2]. La descripci´n de laconfiguraci´n se realizar´ mediante el tensor a o o a energ´ ıa-impulso, que describe materia, presiones y transporte de radiaci´n. El m´todo o e propuesto, la aproximaci´n poscuasiest´tica, lleva desde una soluci´n est´tica esf´ricao a o a e mente sim´trica (semilla) de las ecuaciones de campo de Einstein hasta un sistema de e ecuaciones diferenciales ordinarias evaluadas en la superficie(frontera de la distribuci´n o del fluido) y su soluci´n num´rica permite modelar la esfera autogravitante; esto se loo e gra asumiendo “variables efectivas” [3], las cuales dependen del tiempo y mantienen la misma dependencia radial de las correspondientes variables f´ ısicas est´ticas(densidad y a presi´n). o La configuraci´n del sistema est´ principalmente constituida por dos regiones: regi´n ino a oterior y regi´n exterior. La regi´n interior se encuentra descrita por densidad de energ´ o o ıa, presi´n y flujo de radiaci´n; en el espacio exterior s´lo hay presencia de radiaci´n de o o o o neutrinos y/o fotones ocasionada por el colapso de la configuraci´n. Estas dos regiones o se encuentran separadas por una frontera de distribuci´n del fluido que usualmente se o mueve con la misma velocidad delmismo. Las caracter´ ısticas de la estructura y composici´n de la regi´n interior de la esfera autogravitante ser´ modelada por dos diferentes o o a ecuaciones de estado, una tipo Schwarzschild y Tolman VI. Adem´s estas dos regiones a deben acoplarse (regi´n interior y exterior) mediante las condiciones de acoplamiento o

2 de Darmois [4], las cuales se encuentran expresadas en forma covariante.La disipaci´n de la energ´ en forma de neutrinos y/o fotones en el interior del siso ıa tema autogravitante en etapa de colapso es un proceso caracter´ ıstico en la evoluci´n o de estrellas masivas, el cual se modelara mediante la introducci´n de un factor de fluo jo de radiaci´n y el factor variable Eddington [5, 6, 7]. Esto ultimo permite simular o cualquier fase de radiaci´n entre el l´ o ımitede difusi´n y escape libre y adem´s analizar o a los reg´ ımenes intermedios. De otro lado, el modelo que explicar´ la evoluci´n de las varia o ables f´ ısicas, ser´ un modelo semi-num´rico. Este lo conforman, por un lado, el m´todo a e e de la “aproximaci´n poscuasiest´tica” y por el otro, las herramientas computacionales o a para resolver el sistema de ecuaciones diferenciales que describen elcomportamiento de las cantidades f´ ısicas que intervienen en el colapso gravitacional. El uso de diferentes herramientas computacionales abre una puerta para la investigaci´n de sistemas, cuya o soluci´n anal´ o ıtica es extremadamente complicada, que para el caso de relatividad general, estas herramientas son experimentos excelentes para los investigadores de escenarios de campos fuertes y estasherramientas ser´n notables revelando fen´menos inesperados a o [8]. La implementaci´n del m´todo [2, 3], al utilizar coordenadas tipo Schwarzschild, es o e m´s interesante para los astrof´ a ısicos, dado que este tipo de coordenadas son com´nmente u utilizadas por ellos. Como un comentario para resaltar, en los trabajos m´s destacados en el estudio de a colapso gravitacionales [9, 10, 11, 12,...
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