Página del Grupo de Gravitación, Astrofísica y Cosmología

Astrofísica de Agujeros Negros

Los agujeros negros son objetos intrigantes. Poseen tanta masa en una región tan compacta que, por efecto de la gravedad, se encuentran, hasta donde comprendemos, completamente colapsados. Comprender su naturaleza es un gran problema tanto para físicos teóricos como para astrónomos.
La mayoría de los modelos teóricos actuales predicen la formación de agujeros negros como resultado de la evolución de una estrella muy masiva. Sin embargo existen otros modelos posibles para objetos .
Los aguejros negros curvan tanto al espaciotiempo que evitan que la luz logre escapar de ellos por lo que tenemos evidencia de su existencia a partir del efecto que ellos causan sobre objetos cercanos.
Algunos miembros del grupo estudian las propiedades observacionales de discos de acreción formados en torno a objetos completamente colapsados por la gravedad. De esta forma se intenta obtener información relacionada al objeto central oscuro para determinar si el mismo puede o no ser modelado como un agujero negro.

Astrofísica de Objetos Compactos

La astrofísica es una aplicación de la física a los fenómenos observados por la astronomía. Estudia la estructura, composición y evolución de los planetas, las estrellas y las galaxias, así como también las radiaciones y partículas que algunos de estos cuerpos celestes emiten.
En particular, nosotros estudiamos la astrofisica de las estrellas de neutrones, caracterizadas por poseer masas mayores a la del sol (en promedio alrededor de 1.4 masas solares) y radios entre 12 y 15 km. La masa del sol es más de 300.000 veces la masa de la tierra, por lo que dicha masa concentrada 1.4 veces en un cuerpo de 15 km de radio nos una idea de lo densa que puede llegar a ser la materia en el interior de las estrellas de neutrones, al punto de que las partículas elementales como mesones y bariones (hadrones en general), pudieran separarse en sus componentes más básicos: los quarks, formando una fase conocida como plasma de quarks y gluones (materia de quarks).
En la actualidad existen algunas hipótesis de cual es la composicion interna las estrellas de neutrones y se considera que el modelo de las estrellas híbridas (estrellas de neutrones que se modelan teoricamente considerando que estan formadas por un carozo de materia de quarks rodeado de materia hadronica) seria el que mejor se ajusta a los datos observacionales.
Aunque se supone que estos objetos estan formados por una gran cantidad de neutrones, algo de protones y electrones, debido a las altas densidades en su interior y a observaciones que no se condicen con las caracteristicas de las estrellas de neutrones estándar, se cree que podrian estar formados, ademas, por una gran variedad de particulas. La ecuacion de estado de las estrellas de neutrones, aun desconocida, es la que nos permitiria saber cual es su verdadera composicion.
Así, con el fin de modelar posibles ecuaciones de estado para estas estrellas, nuestro trabajo se enfoca en el estudio de dos modelos: uno para la parte del carozo de la estrella (que permita caractarizar la materia de quarks) y otro para la parte que recubre al carozo, formada por materia hadrónica. Una vez construida la ecuación de estado, a traves de un gráfico que representa la relación masa-radio de la estrella, se traza la curva de la familia de estrellas cuya materia puede describirse mediante dicha ecuacion. En particular, el punto más interesante de la curva es el de la masa-radio máximos que se puede obtener. De esta forma, la ecuacion de estado nos permite estudiar las propiedades y características de estos objetos y compararlos con los datos obervacionales.
Recientemente (en el 2010 y en el 2013), se descubrieron dos estrellas de neutrones nuevas de 2 masas solares que los astrofisicos lograron medir con gran precision (con barras de error de 0.04 masas solares). Esto coloca nuevas restricciones a la ecuación de estado, generando nuevos desafíos para entender su estructura y composición.

Cosmología

El objetivo principal de nuestros trabajos de investigación es determinar el estado pasado y presente del universo mediante la comparación de datos recientes y futuros con la predicciones de distintas teorías. En particular, nos focalizamos en estudiar modelos alternativos al modelo estándar de Big Bang. Entre las distintas líneas de trabajo podemos distintiguir:

  • Análisis estadístico para comparar las predicciones de modelos alternativos al modelo estándar de Big Bang utilizando datos provenientes de observaciones recientes del Fondo Cósmico de Radiación, del espectro de potencias obtenidos en Censos de Galaxias, de espectros de absorción en quasares, y datos geofísicos.
  • Desarrollo teórico de modelos alternativos al modelo estándar del Big Bang. En particular nos focalizamos en:
    i) modelos de inflación en los cuales la emergencia de un universo inhomogéneo y anisotrópico a partir de un estado inicial homogéneo e isotrópico se puede explicar a partir del colapso dinámico de la función de onda;
    ii) modelos donde las constantes fundamentales como la carga del electrón o el cociente entre la masa del electrón y la masa del protón pueden variar en el espacio-tiempo.
  • Análisis estadísticos de datos observacionales recientes. En esta línea de trabajo usamos herramientas estadísticas simples para reanalizar datos de la posible variación de la constante de estructura fina provenientes de espectros de absorción en quasares.
  • También visitar la página web del Grupo de Cosmología y Gravitacion: Aspectos teóricos y fenomenológicos de la UBA.