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Orientadora: Profa. Dra. Cecilia Bertoni Martha Hadler Chirenti Coorientador: Prof. Dr. Mauricio Richartz Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2022. As ondas gravitacionais fornecem informacoes sobre a natureza do espaco-tempo e evidencias da existencia de buracos negros. O buraco negro resultante de uma fusao de um binario de buracos negros emite ondas gravitacionais na forma de modos quasinormais, cujo espectro, que depende apenas das propriedades do mesmo, e conhecido como as gdigitaish do buraco negro. Os modos quasi-normais podem ser usados para testar quao bem um buraco negro astrofisico pode ser descrito pela geometria de Kerr. Cada modo e parametrizado por tres indices: os numeros harmonicos (.,m) e o indice n, o qual indica o modo fundamental (n = 0) e os modos superiores (n = 1, 2, 3, . . .). A espectroscopia de buracos negros propoe utilizar o espectro de modos quasi-normais para testar o teorema no-hair. Neste trabalho, investigamos as perspectivas de se realizar espectroscopia de buracos negros. Por meio da analise de simulacoes de relatividade numerica, investigamos a contribuicao de modos subdominantes, alem do modo dominante (2, 2, 0). Mostramos que o primeiro modo superior (2, 2, 1) tem amplitude maior ou comparavel com a amplitude dos outros modos harmonicos mais relevantes. Para detectores atuais e futuros, obtivemos os horizontes de espectroscopia de buracos negros, que indicam a distancia maxima em que um evento pode estar para que dois ou mais modos sejam detectados. Para binarios com razao entre as massas pequena, os modos (2, 2, 1) e (3, 3, 0) sao os modos secundario e terciario e, para o caso de razao entre as massas grande, os modos (3, 3, 0) e (4, 4, 0) sao os modos subdominantes mais relevantes para deteccao. Nosso trabalho indica que ha boas perspectivas para a deteccao de modos subdominantes com detectores futuros. As taxas de eventos para o LIGO sao muito menores, porem nao sao impeditivas. Gravitational waves provide direct information about the nature of spacetime and the existence of black holes. The remnant of a binary black hole merger emits gravitational waves in the form of quasinormal modes, whose spectrum is known as the gfingerprintsh of a black hole, as it depends only on the properties of the remnant. The quasinormal modes can be used to test how closely an astrophysical black hole matches the Kerr geometry. Each mode is parameterized by three indices: the harmonic numbers (.,m) and the overtone index n, that labels the fundamental mode (n = 0) and the overtones (n = 1, 2, 3, . . .). Black hole spectroscopy is the proposal to use the detection of multiple quasinormal modes to test the no-hair theorem. In this work, we investigate the prospects for performing black hole spectroscopy. The (2, 2, 0) is the dominant mode, and we analyze the contribution of the most relevant subdominant modes in numerical relativity simulations. We show that the overtone mode (2, 2, 1) has an amplitude higher or comparable to the amplitude of the most relevant higher harmonic modes. For current and future gravitational wave detectors, we compute the black hole spectroscopy horizon, which is the maximum distance of an event up to which two or more quasinormal modes can be detected. For low mass ratio binaries, the secondary and tertiary modes are the (2, 2, 1) and (3, 3, 0), respectively, and, for the large mass ratio case, the (3, 3, 0) and (4, 4, 0) are the most relevant subdominant modes for detection. Our work indicates promising prospects for the detection of subdominant modes with future gravitational wave detectors. The event rate for LIGO is much smaller, but not prohibitively so.

Orientador: Prof. Dr. Maurício Richartz Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2022.

We study holographic phase transitions in (2+1) dimensions that possess interacting phases which result from a direct coupling between the two U(1) gauge fields. This can be interpreted as a non-minimal interaction between the electric and spin motive forces of the dual model. We first present a new analytical solution of the Einstein-Maxwell equations that describes a black hole with charge non-equivalent to the sum of the asymptotic charges of the two U(1) gauge fields and briefly discuss formation of uncharged scalar hair on this solution. We then study the formation of charged scalar hair on an uncharged black hole background and discuss the dual description of balanced as well as unbalanced superconductors.

Dissertação de mestrado em Física, Nesta dissertação de mestrado, vão ser estudadas as perturbações escalares e tensoriais em buracos negros. Depois de uma introdução, com o intuito de fazer uma revisão sobre buracos negros e ondas gravitacionais, são obtidas numericamente as frequências dos estados quasi-ligados de campos massivos escalares nas geometrias de Schwarzschild e Kerr, assim como as frequências dos modos quasi-normais para campos escalares sem massa, a que se segue uma discussão dos resultados. Também se obtêm os modos quasi-normais para perturbações tensoriais sem massa (perturbações gravíticas) tanto no caso de Schwarzschild (onde, apenas neste caso, vai ser deduzida uma equação de onda para as mesmas perturbações) assim como para o caso de Kerr. Para a determinação numérica das frequências vai ser utilizado o método da fração infinita continuada (método de Leaver). Estuda-se também o fenómeno da superradiância em buracos negros de Kerr com o objetivo de obter uma condição para a instabilidade superradiante causada por um campo escalar massivo. Conclui-se que só para campos ultraleves é que a instabilidade é relevante. No capítulo 6 vai-se aplicar os valores obtidos para as frequências dos modos quasi-normais de perturbações gravíticas em Kerr a um sinal de ondas gravitacionais obtido pelo LIGO, nomeadamente o evento GW190521. Tenta-se ajustar uma função de onda com as frequências dos modos dominantes e encontra-se um bom acordo entre experiência e teoria., In this master’s thesis, we will study scalar and tensor perturbations on black holes. After an introduction, with the objective of doing a review about black holes and gravitational waves, the frequencies of quasi bound states of massive scalar fields are obtained numerically on the Schwarzschild and Kerr geometries, as well as the frequencies of quasi-normal modes for massless scalar fields, followed by a discussion of results. We too obtain the quasi-normal modes for massless tensor perturbations (gravitational pertur bations) for the Schwarzschild case (where, in this case only, we will derive a wave equation for those perturbations) and for the Kerr case. For the numerical determination of the frequencies the infinite con tinued fraction method (Leaver’s method) will be used. We also study the phenomena of super-radiance on Kerr black holes with the purpose of obtaining a condition for the super-radiant instability caused by a massive scalar field. We conclude that only for ultralight fields the instability is relevant. In chapter 6, we will apply the obtained values for the quasi-normal frequencies of gravitational perturbations on Kerr to a gravitational wave signal obtained by LIGO, namely the event GW190521. We try to adjust a wave function with the frequencies of the dominant modes and we find a good agreement between experiment and theory.

Tucker et al., On 2019 August 14 at 21:10:39 UTC, the LIGO/Virgo Collaboration (LVC) detected a possible neutron star–black hole merger (NSBH), the first ever identified. An extensive search for an optical counterpart of this event, designated GW190814, was undertaken using the Dark Energy Camera on the 4 m Victor M. Blanco Telescope at the Cerro Tololo Inter-American Observatory. Target of Opportunity interrupts were issued on eight separate nights to observe 11 candidates using the 4.1 m Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope's Goodman High Throughput Spectrograph in order to assess whether any of these transients was likely to be an optical counterpart of the possible NSBH merger. Here, we describe the process of observing with SOAR, the analysis of our spectra, our spectroscopic typing methodology, and our resultant conclusion that none of the candidates corresponded to the gravitational wave merger event but were all instead other transients. Finally, we describe the lessons learned from this effort. Application of these lessons will be critical for a successful community spectroscopic follow-up program for LVC observing run 4 (O4) and beyond., Funding for the DES Projects has been provided by the DOE and NSF(USA), MEC/MICINN/MINECO (Spain), STFC (UK), HEFCE(UK). NCSA (UIUC), KICP (U. Chicago), CCAPP (Ohio State), MIFPA (Texas A&M), CNPQ, FAPERJ, FINEP (Brazil), DFG (Germany) and the Collaborating Institutions in the Dark Energy Survey. The DES Data Management System is supported by the NSF under grant Nos. AST-1138766 and AST-1536171. The DES participants from Spanish institutions are partially supported by MINECO under grants AYA2015-71825, ESP2015-88861, FPA2015-68048, and Centro de Excelencia SEV-2016-0588, SEV-2016-0597 and MDM-2015-0509. Research leading to these results has received funding from the ERC under the EU's 7th Framework Programme including grants ERC 240672, 291329 and 306478. I.A. is a CIFAR Azrieli Global Scholar in the Gravity and the Extreme Universe Program and acknowledges support from that program, from the European Research Council (ERC) under the European Unions Horizon 2020 research and innovation program (grant agreement number 852097), from the Israel Science Foundation (grant number 2752/19), from the United States–Israel Binational Science Foundation (BSF), and from the Israeli Council for Higher Education Alon Fellowship.

O fim de algumas estrelas pode ser se tornar uma nebulosa após uma explosão cataclísmica, criando um ambiente propício para a formação de novas estrelas e semeando os objetos próximos com os elementos químicos que a constituía, ou se tornar uma estrela de nêutrons, dependendo do que sobrou da explosão. Uma outra possibilidade, a depender do quão pesada está a estrela, que não tem mais forças para vencer a gravidade, é entrar em colapso gravitacional e tornar-se um buraco negro. O objetivo deste artigo é fornecer uma visão geral que sirva de introdução para o estudo de tópicos relacionados a estes objetos., The end of some stars can be to become a nebula after a cataclysmic explosion, creating an environment conducive to the formation of new stars and seeding nearby objects with the chemical elements that made it up, or becoming a neutron star, depending on what left over from the explosion. Another possibility, depending on how heavy a star is that it no longer has the strength to overcome gravity, is to collapse gravitationally and become a black hole. The purpose of this article is to provide an overview that serves as an introduction to the study of topics related to these objects.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O objetivo deste trabalho é construir e apresentar a chamada termodinâmica de buracos negros. Primeiro são expostos os elementos da relatividade geral necessários para a caracterização de buracos negros, sendo em seguida construídas as quatro leis da termodinâmica clássica de buracos negros formuladas por J. Bardeen, B. Carter e S. Hawking. Segue-se uma análise da teoria quântica de campos em espaços curvos na geometria de fundo de um buraco negro, culminando na formulação da radiação Hawking. Finalmente, é obtido o tensor de energia-momento da radiação Hawking para um modelo simplificado de colapso, sendo possível descrever seus efeitos na geometria do espaço-tempo. The objective of this work is to construct and present the so-called black hole thermodynamics. First, the elements of general relativity necessary for the characterization of black holes are exposed, and then the four laws of classical black hole thermodynamics formulated by J. Bardeen, B. Carter and S. Hawking are constructed. This is followed by an analysis of quantum field theory in curved spaces in the background of a black hole, leading to the formulation of Hawking radiation. Finally, the Hawking radiation energy-moment tensor is obtained for a simplified collapse model, and it is possible to describe its effects on the spacetime geometry.

O presente trabalho tem como objetivo demonstrar o teorema de unicidade para buracos negros estáticos (n + 1)-dimensionais. Para isso demonstramos um resultado mais geral, obtido por Sophia Jahns no artigo “Photon sphere uniqueness in higher-dimensional electrovacuum spacetimes”: seja (Mn , g, V, Ψ) um sistema eletrostático assintoticamente Reissner-Nordström de massa m e carga q cujas componentes conexas do bordo ∂Mn são horizontes estáticos não-degenerados e esferas de fótons quase-locais subextremas, então (Mn , g) é isométrica a variedade de Reissner-Nordström n-dimensional de massa m e carga q, para qual necessariamente deve valer m > |q|. Este resultado generaliza os teoremas já conhecidos sobre esferas de fótons e horizontes de eventos de buracos negros estáticos. This work aims to prove the uniqueness theorem for static (n + 1)-dimensional black holes. For this we prove a more general result, obtained by Sophia Jahns in the paper “Photon sphere uniqueness in higher-dimensional electrovacuum spacetimes” present in [24]: let (Mn , g, V, Ψ) be an eletrostatic system asymptotically Reissner-Nordstr¨om of mass m and charge q whose connected componentes of the boundary ∂Mn are nondegenerate static horizons and subextreme quase-local photon spheres, then (Mn , g, V, Ψ) is isometric to the n-dimensional Reissner-Nordstr¨om manifold of mass m and charge q, for which must necessarily be m > |q|. This result generalizes previous theorems about photon spheres and static black hole event horizons.

In order to gauge the role that active galactic nuclei play in the evolution of galaxies via the effect of kinetic feedback in nearby QSO 2’s (z ∼ 0.3), we observed eight such objects with bolometric luminosities Lbol∼1046ergs−1 using Gemini Multi-Object Spectrograph-integral field units. The emission lines were fitted with at least two Gaussian curves, the broadest of which we attributed to gas kinetically disturbed by an outflow. We found that the maximum extent of the outflow ranges from ∼1 to 8 kpc, being ∼0.5±0.3 times the extent of the [OIII] ionized gas region. Our ‘default’ assumptions for the gas density (obtained from the [SII] doublet) and outflow velocities resulted in peak mass outflow rates of M˙defout∼ 3–30 M⊙yr−1 and outflow power of E˙defout∼1041–1043ergs−1⁠. The corresponding kinetic coupling efficiencies are εdeff=E˙defout/Lbol∼7×10−4–0.5 per cent, with the average efficiency being only 0.06 per cent (0.01 per cent median), implying little feedback powers from ionized gas outflows in the host galaxies. We investigated the effects of varying assumptions and calculations on M˙out and E˙out regarding the ionized gas densities, velocities, masses, and inclinations of the outflow relative to the plane of the sky, resulting in average uncertainties of 1 dex. In particular, we found that better indicators of the [OIII] emitting gas density than the default [SII] line ratio, such as the [ArIV] λλ4711,40 line ratio, result in almost an order of magnitude decrease in the εf.

Resumo Buracos negros são regiões aprisionadas do espaço-tempo. A sua inexorável atração gravitacional determina que nada – nem mesmo a luz – pode escapar desta região. Logo, um buraco negro não pode ser observado diretamente. Tem de ser estudado pelo modo como influencia o movimento das partículas de matéria e os raios de luz ao seu redor. Estas trajetórias são determinadas (em uma certa aproximação) pelas geodésicas da geometria do buraco negro. Em particular, geodésicas nulas – aquelas que raios luminosos seguem – possuem considerável interesse astrofísico: representam como a radiação emitida ao redor do buraco negro, ou proveniente de fontes longínquas, é distorcida pelo buraco negro. Neste trabalho apresentamos as equações de movimento de raios de luz na geometria de Kerr, que descreve um buraco negro com rotação, utilizando a teoria de Hamilton-Jacobi. Em seguida, analisamos as condições de existência das órbitas esféricas de fótons ao redor do buraco negro. Estas órbitas, representando fortes encurvamentos da luz, são a chave para determinar a aparência ótica do buraco negro. Por fim, por meio de métodos computacionais, apresentamos graficamente algumas destas trajetórias. Abstract Black holes are trapped spacetime regions. Their inexorable gravitational attraction determines that nothing – not even light – may escape from this region. Thus, a black hole cannot be directly observed. It must be studied by the way it influences the motion of matter particles and light rays in its neighborhood. These trajectories are determined (within a certain approximation) by the black hole geometry's geodesics. In particular, null geodesics – those followed by light rays – possess considerable astrophysical interest: they represent how the radiation emitted around the black hole, or incoming from far away sources, is distorted by the black hole. In this work we present the equations of motion of light rays in the Kerr geometry, that describes a rotating black hole, making use of Hamilton-Jacobi theory. Subsequently, we analyze the conditions for the existence of spherical photon orbits around the black hole. These orbits, representing strong light bending, are the key to determine the optical appearance of the black hole. Finally, using computational methods, we exhibit plots illustrating some of these trajectories.

Resumo Buracos negros são provavelmente a mais estranha consequência da relatividade geral. Eles são objetos super densos envolvidos por uma membrana unidirecional que escondem uma singularidade em seu interior e aprisionam qualquer matéria que se arrisca a adentrá-lo, incluindo a luz. A história da descoberta desses corpos enigmáticos se inicia com a descoberta da primeira solução das equações de Einstein em 1916, mas a publicação que os introduziu foi lançada apenas em 1939. Este artigo apresenta a sequência de fatos da fase inicial de pesquisas que posteriormente levaram ao surgimento do conceito de buracos negros, apresentando uma análise social, filosófica e política sobre o tema.

Orientador: Prof. Dr. Maurício Richartz Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2020. Buracos negros são os objetos astrofísicos mais exóticos e fascinantes da natureza. Recentes avanços experimentais tornaram inquestionável a existência de tais objetos no nosso universo. Embora, do ponto de vista teórico, sejam caracterizados por apenas três parâmetros, massa, carga e momento angular, o que levou Subrahmanyan Chandrasekhar a caracterizá-los como "a mais simples e bela consequência da teoria da relatividade de Einstein", os processos físicos que acontecem em torno de tais objetos apresentam um elevado grau de complexidade. Em particular, o estudo do espalhamento de campos em torno de buracos negros constitui um importante problema em estudo atualmente. A geometria curva do espaço-tempo nas proximidades dos buracos negros tornam as equações de evolução dos campos difíceis de serem resolvidas. Em algumas situações idealizadas, no entanto, é possível obter resultados analíticos, cuja validade pode ser testada comparando-se com soluções numéricas. Neste trabalho discutimos o processo de espalhamento de campos escalares em torno de um binário de dois buracos negros, em uma situação idealizada onde é possível separar a equação de onda. O método utilizado para resolver as equações é análogo ao que já foi feito no caso do espalhamento em torno de um buraco negro com rotação, descrito pela métrica de Kerr. Em particular, podemos calcular quantidades físicas de interesse, como os coecientes de transmissão e reexão, assim como os modos quasinormais, ou seja os modos de relaxamento de um buraco negro após ser perturbado por um campo externo. Black holes are the most exotic and fascinating astrophysical objects in nature. Recent experimental advances have made the existence of such objects in our universe unquestionable. Although, from a theoretical point of view, they are characterized by only three parameters, mass, charge and angular momentum, what made Subrahmanyan Chandrasekhar characterize them as the "most simple and beautiful consequence of Einstein's relativity theory", the physical processes that take place in the vicinity of such objects present a high degree of complexity. In particular, the study of scattering of elds in the vicinity of black holes constitutes an important problem nowadays. The curved geometry of spacetime in the proximities of black holes makes the evolution equations of the elds dicult to solve. However, in some idealized situations, it is possible to obtain analytical results, whose validity can be tested by comparing them with numerical solutions. In this work we discuss the scattering of scalar elds in the vicinity of a black hole binary in an idealized situation where it is possible to separate the wave equation. The method used to solve the equations is analogous to what has already been done in the case of the scattering by a rotating black hole described by the Kerr metric. In particular we can compute physical quantities of interest, like the reection and transmission coecients, as well as the quasinormal modes, i.e. the relaxation modes of a black hole after being perturbed by a external eld.

Context.TheMBH–σ⋆relation is considered a result of coevolution between the host galaxies and their supermassive black holes. For elliptical bulge hosting inactive galaxies, this relation is well established, but there is still discussion concerning whether active galaxies follow the same relation.Aims.In this paper, we estimate black hole masses for a sample of 19 local luminous active galactic nuclei (AGNs; LLAMA) to test their location on theMBH–σ⋆relation. In addition, we test how robustly we can determine the stellar velocity dispersion in the presence of an AGN continuum and AGN emission lines, and as a function of signal-to-noise ratio.Methods.Supermassive black hole masses (MBH) were derived from the broad-line-based relations for Hα, Hβ, and Paβemission line profiles for Type 1 AGNs. We compared the bulge stellar velocity dispersion (σ⋆) as determined from the Ca II triplet (CaT) with the dispersion measured from the near-infrared CO (2-0) absorption features for each AGN and find them to be consistent with each other. We applied an extinction correction to the observed broad-line fluxes and we corrected the stellar velocity dispersion by an average rotation contribution as determined from spatially resolved stellar kinematic maps.Results.The Hα-based black hole masses of our sample of AGNs were estimated in the range 6.34 ≤ logMBH ≤ 7.75M⊙and theσ⋆CaTestimates range between 73 ≤ σ⋆CaT ≤ 227 km s−1. From the so-constructedMBH − σ⋆relation for our Type 1 AGNs, we estimate the black hole masses for the Type 2 AGNs and the inactive galaxies in our sample.Conclusions.We find that our sample of local luminous AGNs is consistent with theMBH–σ⋆relation of lower luminosity AGNs and inactive galaxies, after correcting for dust extinction and the rotational contribution to the stellar velocity dispersion.

In this work we consider the exact solution of the Klein-Gordon equation describing a massless scalar field in the spacetime of a four dimensional canonical acoustic black hole, which is given in terms of the general Heun function, to investigate the interesting phenomena related to the resonant frequencies., Comment: 14 pages, 2 figures

Orientador: Prof. Dr. Vilson Tonin Zanchin Coorientador: Prof. Dr. Alex dos Santos Miranda Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2020.

Frequentemente associados à regulação da formação estelar nos núcleos galácticos ativos (AGN), os buracos negros supermassivos (SMBH) desempenham um papel fundamental na evolução das galáxias através de seus efeitos de feedback (retro-alimentação). Para investigar o impacto deste feedback no modo radiativo – causado por fótons energéticos durante o processo de acreção de matéria – analisamos, em um trabalho anterior, imagens de banda estreita obtidas com o Hubble Space Telescope (HST) de uma amostra de nove AGNs do tipo II com luminosidades bolométricas LBol > 1045 erg s−1 , no qual encontramos que o gás emissor de linhas estreitas (ENLR) se estende além do corpo da galáxia, sugerindo um feedback poderoso do AGN através da ejeção de gás a grandes distâncias do núcleo. No entanto, para verificar se há mesmo ejeção de gás nesses objetos, e quantificar o seu efeito sobre a galáxia, precisamos mapear a cinemática do gás, e assim calcular a taxa de ejeção de massa e a sua potência cinética. Para isto, observamos parte de nossa amostra usando observações de espectroscopia de campo integral com o instrumento Gemini GMOS-IFU, num total de oito objetos. A cinemática do gás foi obtida através do ajuste de componentes Gaussianas aos perfis das linhas de emissão do gás ionizado. Em geral, além de uma componente larga (broad), foram necessárias mais de duas componentes estreitas (narrow) para representar os perfis da NLR. Encontramos que a cinemática das componentes narrow é bem complexa, condizente com a presença de interações com galáxias vizinhas, previamente observado nas imagens do HST. Associamos a componente broad ao gás em outflow: esta componente possui valores de dispersão de velocidade de até 850 km s−1 , o que reforça a identificação dessa componente com o gás perturbado em ejeção. Utilizando apenas a componente broad, calculamos a taxa de massa de gás ionizado em outflow (M˙ out), encontrando valores de até 10 M yr−1 . A potência cinética do outflow (E˙ out) atinge valores máximos entre 1041 e 1043 erg s−1 , o que corresponde a eficiências de feedback de ∼ 0.001 − 0.1 % da LBol. Estes valores estão abaixo dos encontrados em simulações e modelos analíticos que reproduzem os efeitos da cessação da formação estelar durante a evolução das galáxias. Entretanto, nossos cálculos consideram somente a contribuição ao outflow do gás ionizado, que representa apenas uma fração da energia liberada pelo feedback. Investigamos também a relação de M˙ out e E˙ out com LBol, e o efeito das incertezas em algumas grandezas – como a densidade e a massa total do gás ionizado em outflow – nos valores finais de M˙ out e E˙ out. Often associated with the regulation of star formation in active galactic nuclei (AGN), supermassive black holes (SMBH) play a fundamental role in the evolution of galaxies through their feedback effects. To investigate the impact of this feedback in the radiative mode – caused by energetic photons during the process of accretion of matter – we analyzed, in a previous work, narrow-band images obtained with Hubble Space Telescope (HST) of a sample of nine type II AGNs with bolometric luminosities LBol > 1045 erg s−1 . There, we found that the gas emitting narrow lines (ENLR) extends beyond the body of the galaxy, suggesting a powerful AGN feedback through gas ejection to large distances from the nucleus. However, to check if there is even an outflow in these objects, and to quantify its effect on the galaxy, we need to map the gas kinematics, and then calculate the mass outflow rate and its kinetic power. For this, we observed part of our sample using integral field spectroscopy observations with the Gemini GMOS-IFU instrument, for a total of eight objects. The gas kinematics was obtained by fitting Gaussian components to the profiles of the emission lines of the ionized gas. In general, in addition to a broad component, more than two narrow components were required to represent the NLR profiles. We found that the kinematics of the narrow components are quite complex, consistent with the presence of interactions with nearby galaxies, previously observed in the HST images. We associate the broad component with the gas in outflow: this component has velocity dispersion values up to 850 km s−1 , which reinforces its identification with the disturbed gas in the outflowing winds. Using only the broad component, we calculate the mass outflow rate (M˙ out), finding values of up to 10 M yr−1 . The outflow kinetic power (E˙ out) reaches maximum values between 1041 and 1043 erg s−1 , which corresponds to feedback efficiencies of ∼ 0.001 − 0.1 % of LBol. These values are below those found in simulations and analytical models in order to quench star formation during the evolution of galaxies. However, our calculations consider only the contribution from the ionized gas to the outflow power, which represents only a fraction of the total power released by the feedback. We also investigated the relationship of M˙ out and E˙ out with LBol, and the effect of uncertainties on the values of some quantities – such as the electron density and the mass of the ionized gas in outflow – to the final values of M˙ out and E˙ out.

Made available in DSpace on 2020-12-10T17:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2019-12-01 National Natural Science Foundation of China (NNSFC) Post-doctoral Science Foundation of China Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) In this paper, the scalar quasinormal modes of nonlinear charged black hole metrics in Rastall gravity is investigated. The electromagnetic tensor presented in the background spacetime possesses a power-law form, and the system is assumed to be surrounded by a quintessence field. By utilizing the recently obtained analytic form of the metric, the quasinormal frequencies are obtained via the matrix method. The numerical values have been further compared against those evaluated by using the WKB approximation up to thirteenth order. Also, the finite difference method is utilized to study the temporal evolution of the scalar perturbations. In terms of calculations carried out for both massless and massive scalar fields, we discuss the properties of the resultant quasinormal frequencies, as well as their dependences on the model parameters describing the background black hole. To be specific, the effect of the electric charge, mass of the scalar field, and equation of state of the quintessence are examined. Besides, the quasinormal frequencies associated with an extremal black hole regarding the Nariai limit is explored, where the obtained results are found to be consistent with theoretical arguments. The black hole metric is found to be stable against scalar perturbations, in the presence of both linear and nonlinear electromagnetic fields. Copyright (C) EPLA, 2020 Huazhong Univ Sci & Technol, MOE Key Lab Fundamental Phys Quant Measurement, Hubei Key Lab Gravitat & Quantum Phys, PGMF, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China Huazhong Univ Sci & Technol, Sch Phys, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China China Univ Geosci, Hubei Subsurface Multiscale Imaging Key Lab, Inst Geophys & Geomat, Wuhan 430074, Hubei, Peoples R China Univ Sao Paulo, Escola Engn Lorena, BR-12602810 Lorena, SP, Brazil Univ Estadual Paulista, Fac Engn Guaratingueta, BR-12516410 Guaratingueta, SP, Brazil Yangzhou Univ, Ctr Gravitat & Cosmol, Sch Phys Sci & Technol, Yangzhou 225002, Jiangsu, Peoples R China Univ Estadual Paulista, Fac Engn Guaratingueta, BR-12516410 Guaratingueta, SP, Brazil National Natural Science Foundation of China (NNSFC): 11805166 National Natural Science Foundation of China (NNSFC): 11805074 National Natural Science Foundation of China (NNSFC): 91636221 Post-doctoral Science Foundation of China: 2017M620308 Post-doctoral Science Foundation of China: 2018T110750

We study the instability of a Reissner-Nordstr\"om-AdS (RNAdS) black hole under perturbations of a massive scalar field coupled to Einstein tensor. Calculating the potential of the scalar perturbations we find that as the strength of the coupling of the scalar to Einstein tensor is increasing, the potential develops a negative well outside the black hole horizon, indicating an instability of the background RNAdS. We then investigate the effect of this coupling on the quasinormal modes. We find that there exists a critical value of the coupling which triggers the instability of the RNAdS. We also find that as the charge of the RNAdS is increased towards its extremal value, the critical value of the derivative coupling is decreased., Comment: 18 pages, 6 figures

Submitted by Licínia Santos (biblioteca@fba.ul.pt) on 2019-09-21T16:56:37Z No. of bitstreams: 2 ULFBA_TES1249_capa.jpg: 343402 bytes, checksum: 7762b694d9f5bbdd8d53fa19bc9d72fc (MD5) ULFBA_TES1249_TRABALHO DE PROJECTO JORGE VAZ GOMES CORRIGIDO.pdf: 48197558 bytes, checksum: 906fb4ac95ec4db7d0c4a644956ab7a9 (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-21T16:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 ULFBA_TES1249_capa.jpg: 343402 bytes, checksum: 7762b694d9f5bbdd8d53fa19bc9d72fc (MD5) ULFBA_TES1249_TRABALHO DE PROJECTO JORGE VAZ GOMES CORRIGIDO.pdf: 48197558 bytes, checksum: 906fb4ac95ec4db7d0c4a644956ab7a9 (MD5) Previous issue date: 2019-05-21

Made available in DSpace on 2019-04-05T02:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_13166_Dissertação - Ébano Vitor Lopes Martins.pdf: 1284714 bytes, checksum: 28e9378612b11b6bd0833c34a976bea6 (MD5) Previous issue date: 2019-03-29 Alguns estudo mostraram resultados divergentes a respeito da estabilidade de soluções tipo singularidade nua na métrica de Schwarzschild. Este trabalho apresenta a comparação entre dois métodos divergentes entre si, e conclui que a solução é instável sob perturbações polares. Estudou-se também a estabilidade para a solução EMD que tem um campo dilatônico acoplado ao campo de calibre. Foi feita a análise para o buraco negro e a singularidade nua presentes na solução através da perturbação com um campo escalar massivo e não massivo. Os resultados para as soluções tipo buraco negro se mostraram inconclusivas, enquanto que a singularidade nua é instável sob tais perturbações.

In this thesis, we study some configurations of black holes with quintessence and/or cloud of strings in general relativity and in Lovelock gravity. We begin with a short review of the theory which bases the subsequent results, namely, black holes in general relativity, some aspects of its thermodynamics and Lovelock gravity. In the sequence, we discuss the Newman-Janis method and some aspects related to the gravitational Casimir effect, as well as we consider dark energy models, in particular the cosmological constant and the quintessence. In the context of general relativity, we study the black hole thermodynamics in the Letelier spacetime with quintessence, we obtain the solution corresponding to the Reissner-Nordström black hole with quintessence and cloud of strings, we study some aspects of its thermodynamics and calculate its quasinormal modes. Adding the contribution of the cosmological constant to this configuration, we analyze the thermodynamics, criticality and, assuming that the system is analogous to a heat engine, we calculate its efficiency. We study also the solutions corresponding to a Kerr black hole with quintessence and a Kerr-Newman-AdS black hole with quintessence and a cloud of strings. In the context of the Lovelock gravity, we investigate the Casimir effect nearby a static black hole. In this modified theory of gravity, we study the black holes surrounded by quintessence and a cloud of strings. Finally, the black holes with quintessence or a cloud of strings are analyzed in the pure Lovelock gravity. We verify that the external matter-energy contents give rises to important geometrical effects in the black holes spacetimes and that the results obtained in the Lovelock gravity are reduced to the ones in general relativity in the weak field limit. Nenhuma Nesta tese, estudamos algumas configurações de buracos negros com quintessência e/ou nuvem de cordas na relatividade geral e na gravitação de Lovelock. Iniciamos fazendo uma breve revisão sobre o arcabouço teórico que embasa os resultados subsequentes, a saber, buracos negros na relatividade geral, inclusive com nuvem de cordas, alguns aspectos de sua termodinâmica e gravtitação de Lovelock. Na sequência, apresentamos o método de Newman-Janis e alguns aspectos relacionados ao efeito Casimir gravitacional, bem como consideramos modelos de energia escura, em especial a constante cosmológica e a quintessência. No contexto da relatividade geral, tratamos da termodinâmica do buraco negro com nuvem de cordas (espaço-tempo de Letelier) com quintessência, obtemos a solução de Reissner-Nordström com quintessência e nuvem de cordas, estudamos alguns aspectos de sua termodinâmica e calculamos seus modos quasinormais. Adicionando, a esta métrica, a contribuição da constante cosmológica, abordamos a termodinâmica e a criticalidade do sistema e, considerando-o análogo a uma máquina térmica, calculamos sua eficiência. Estudamos também as soluções de Kerr com quintessência e de Kerr-NewmanAdS com quintessência e nuvem de cordas. No contexto da gravitação de Lovelock, investigamos o efeito Casimir gravitacional nas proximidades de um buraco negro estático. Estudamos, nessa teoria modificada de gravitação, buracos negros com quintessência e nuvem de cordas. Por fim, os buracos negros imersos em quintessência ou em nuvem de cordas são analisados na gravitação pura de Lovelock. Verificamos que os conteúdos extras de matéria-energia produzem importantes efeitos na geometria do espaço-tempo dos buracos negros e que os resultados obtidos na gravitação de Lovelock são reduzidos aos da relatividade geral no limite de campo fraco.

We study the properties of the p-wave holographic superconductor for the scalar hairy black holes in the probe limit. The black hole solutions in question possess planar topology, which are derived from the Einstein gravity theory minimally coupled to a scalar field with a generic scalar potential. These solutions can be viewed as characterized by two independent parameters, namely, $\alpha$ and $k_0$, where AdS vacuum is manifestly restored when $\alpha\to \infty$. Consequently, the p-wave holographic superconductor is investigated by employing the above static planar black hole spacetime as the background metric, where a Maxwell field is introduced to the model by nonminimally coupling it to a complex vector field. The latter is shown to condensate and furnish the superconducting phase when the temperature is below a critical value. By numerical calculations, we examine in detail how the scalar field in the background affects the properties of the superconductivity. It is found that the critical temperature depends crucially on the parameters $\alpha$ and $k_0$, which subsequently affects the condensation process. By employing the Kubo formula, the real, as well as imaginary parts of the conductivity, are calculated and presented as functions of frequency. The results are discussed regarding the poles of the Green function, and the typical values of the BCS theory., Comment: 15 pages, 6 figures

We have used narrowband [O III] λλ4959, 5007 and Hα+[N II] λλ6548, 84 Hubble Space Telescope (HST) images of nine luminous (L[O III]>1042 erg s−1) type 2 QSOs with redshifts 0.1

NGC 3393, a nearby Seyfert 2 galaxy with nuclear radio jets, large-scale and nuclear bars, and a posited secondary supermassive black hole, provides an interesting laboratory to test the physics of inflows and outflows. Here we present and analyse the molecular gas [ALMA observations of CO J:2-1 emission over a field of view (FOV) of 45 arcsec × 45 arcsec, at 0. 56 (143 pc) spatial and 5 kms−1 spectral resolution), ionized gas and stars (GEMINI–GMOS/IFU; over an FOV of 4 arcsec × 5 arcsec, at 0. 62 (159 pc) spatial and 23 km s−1 spectral resolution) in NGC 3393. The ionized gas emission, detected over the complete GEMINI–GMOS FOV, has three identifiable kinematic components. A narrow (σ < 115 km s−1) component present in the complete FOV, which is consistent with rotation in the galaxy disc. A broad (σ > 115 km s−1) redshifted component, detected near the NE and SW radio lobes; which we interpret as a radio jet-driven outflow. And a broad (σ > 115 km s−1) blueshifted component that shows high velocities in a region perpendicular to the radio jet axis; we interpret this as an equatorial outflow. The CO J:2-1 emission is detected in spiral arms on 5–20 arcsec scales, and in two disturbed circumnuclear regions. The molecular kinematics in the spiral arms can be explained by rotation. The highly disturbed kinematics of the inner region can be explained by perturbations induced by the nuclear bar and interactions with the large scale bar. We find no evidence for, but cannot strongly rule out, the presence of the posited secondary black hole.

Orientador: Prof. Dr. Maurício Richartz Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2018. Buracos negros são um dos objetos mais intrigantes da física moderna. Acredita-se que nossa galáxia tenha algo entre dez milhões e um bilhão de buracos negros. Recentes avanços tecnológicos tornaram possível testar a teoria da Relatividade Geral sob regimes extremos com a detecção de colisões de buracos negros. Os cientistas também se bene?ciaram da analogia entre a gravidade e outros campos da física. Em particular, modelos análogos têm sido usados para testar as propriedades fundamentais da física dos buracos negros, como a superradiância e a radiação de Hawking. Discutimos o desenvolvimento histórico de mecanismos de extração de energia em espaços-tempo planos e curvos realizados no ?nal dos anos 60 e início dos anos 70. Descrevemos então o progresso mais recente na área de espalhamento superradiante de buraco negros, tanto gravitacionais quanto no contexto da gravitação análoga. Neste trabalho, é apresentada uma tentativa de generalizar um processo de ampli?cação superradiante na eletrodinâmica clássica. Nós também investigamos a maximização da superradiância para buracos negros carregados e em rotação. Além disso, revisamos os aspectos teóricos das perturbações de campos escalares na gravitação análoga para a geometria de um único vórtice e apresentamos novos desenvolvimentos para a geometria de duplo vórtice. Por último, um sistema binário de dois buracos negros carregados em equilíbrio é explorado. Black holes are one of the most intriguing objects in modern physics. It is believed that our galaxy has anything from ten million to a billion black holes. Recent technological advances have made it possible to probe the theory of General Relativity under extreme regimes with the detection of black hole mergers. Scientists have also bene?ted from the analogy between gravity and other ?elds of physics. In particular, analogue models have been used to test fundamental properties of black hole physics, such as superradiance and Hawking radiation. We discuss the historic development of energy extraction mechanisms both in ?at and curved spacetimes carried out in the late 1960's and in the early 1970's. We then describe the more recent progress in the area of black hole superradiant scattering, both gravitational and in the context of analogue gravity. In this work, an attempt to generalize a superradiant ampli?cation process in classical electrodynamics is presented. We have also investigated the maximization of superradiance for charged and rotating black holes. Furthermore, we review the theoretical aspects of scalar ?eld perturbations in analogue gravity for the single-vortex geometry and present new developments for the double-vortex geometry. Lastly, a binary system of two charged black holes in equilibrium is explored.

Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-07T16:59:31Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-11T18:47:11Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-14T11:25:03Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Submitted by Prieslei E. D. Goulart Santos (prieslei@ift.unesp.br) on 2017-12-14T13:50:32Z No. of bitstreams: 1 Thesis.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Approved for entry into archive by Hellen Sayuri Sato null (hellen@ift.unesp.br) on 2017-12-15T16:09:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goulartsantos_ped_dr_ift.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Made available in DSpace on 2017-12-15T16:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goulartsantos_ped_dr_ift.pdf: 1801229 bytes, checksum: 71a64454056164c79eed45a9201789ac (MD5) Previous issue date: 2017-11-21 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) No contexto de teorias de Einstein-Maxwell-dilaton, estudamos buracos negros, buracos de minhoca e aplicações à correspondência anti-de Sitter/Teoria de Matéria Condensada. Apresentamos a solução de buracos negro dyonica para a teoria de Einstein-Maxwell-dilaton escrita completamente em termos de constantes de integração, e então investigamos como definir parâmetros físicos dependentes e independentes. Escolhendo condições de contorno apropriadas para o dilaton no infinito, construímos buracos negros sem massa e uma ponte de Einstein-Rosen que satisfaz a condição de energia nula. Construímos uma solução carregada analítica de buraco de minhoca atravessável para a teoria de Einstein-Maxwell-phantom-dilaton que é livre de singularidades e conecta dois espaços de Minkowski. Usando o teorema de Gauss-Bonnet calculamos o ângulo de deflexão de um raio de luz que passa próximo este buraco de minhoca. Apresentamos o formalismo da função entropia de Sen e o aplicamos para o cálculo analítico da entropia do buraco negro extremo de uma teoria de supergravidade com N=8 em quatro dimensões. No contexto de holografia, calculamos coeficientes de transporte na presença de campos magnéticos para teorias com um termo topológico na ação. Definimos quantidades radialmente independentes subtraindo as correntes de magnetização, e então estudamos perturbações lineares em torno do horizonte a fim de expressar as condutividades elétrica, termoelétrica e térmica em termos de somente propriedades do horizonte. Combinamos as fórmulas para as condutividades com os dados do horizonte calculados usando o formalismo de Sen, e expressamos analiticamente as condutividades à temperatura zero para várias teorias cujas soluções de buraco negro não são conhecidas analiticamente. In the context of Einstein-Maxwell-dilaton theory, we study black holes, wormholes and applications to the anti-de Sitter/Condensed Matter Theory correspondence. We present the dyonic black hole solution to the Einstein-Maxwell-dilaton theory written fully in terms of integration constants, and then investigate how to define dependent and independent physical parameters. Choosing appropriate boundary conditions for the dilaton at infinity, we construct massless black holes and an Einstein-Rosen bridge that satisfies the null energy condition. We construct an analytical charged traversable wormhole solution to the Einstein-Maxwell-phantom-dilaton theory which is free of singularities and connects two Minkowski spacetimes. Using the Gauss-Bonnet theorem we compute the deflection angle of a light ray passing close to this wormhole. We present the Sen's entropy function method and apply it to compute analytically the entropy of the extremal black hole of a gauged N=8 supergravity theory in four dimensions. In the holographic context, we compute the transport coefficients in the presence of magnetic fields for theories with a topological term in the action. We define radially independent quantities by subtracting off the magnetization currents, and then study linear perturbations around the horizon in order to express the electric, thermoelectric and heat conductivities in terms of horizon properties only. We combine the formulae for the conductivities with the horizon data computed using Sen's entropy function method, and express analytically the conductivities at zero temperature for several theories whose the full black hole solutions are not known analytically. 2103/00140-7

NGC 3115 is the nearest galaxy hosting a billion solar mass black hole and is also a low-luminosity active galactic nucleus (LLAGN). X-ray observations of this LLAGN are able to spatially resolve the hot gas within the sphere of gravitational influence of the supermassive black hole. These observations make NGC 3115 an important testbed for black hole accretion theory in galactic nuclei since they constrain the outer boundary conditions of the hot accretion flow. We present a compilation of the multiwavelength spectral energy distribution (SED) of the nucleus of NGC 3115 from radio to X-rays. We report the results from modeling the observed SED with radiatively inefficient accretion flow (RIAF) models. The radio emission can be well-explained by synchrotron emission from the RIAF without the need for contribution from a relativistic jet. We obtain a tight constraint on the RIAF density profile, $\rho(r) \propto r^{-0.73_{-0.02} ^{+0.01}}$, implying that mass-loss through subrelativistic outflows from the RIAF is significant. The lower frequency radio observation requires the synchrotron emission from a nonthermal electron population in the RIAF, similarly to Sgr A*., Comment: Accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Main Journal. 5 pages, 2 figures

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T21:14:06Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoEdson 2017.pdf: 2533681 bytes, checksum: 879a515b6d0b5d7db716c30d7b44680a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T21:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoEdson 2017.pdf: 2533681 bytes, checksum: 879a515b6d0b5d7db716c30d7b44680a (MD5) Previous issue date: 2017-08-02 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this monograph we study the effect of strong lensing aplied to the non minimal coupling between electromagnetism and gravitation. We calculated the dependence of the angular separation betwen the rings, and the relative intensity with the non minimal coupling constant. Our results show that the effect of the non minimal coupling can not be observed with the available resolution, in the case where the source, the lens and the observer are aligned. Nesta dissertação estudamos o efeito do lenteamento gravitacional forte no acoplamento não mínimo entre o eletromagnetismo e a gravitação. Calculamos a dependência da separação angular entre os anéis, e da intensidade relativa com a constante de acoplamento não mínimo. Os nossos resultados, aplicáveis ao caso em que a fonte, a lente e o observador estão alinhados.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T21:01:47Z No. of bitstreams: 1 Tese_PaulaCMC.pdf: 2468853 bytes, checksum: e5fcaabb4de093dc544a0fe88bc3edbd (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T21:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_PaulaCMC.pdf: 2468853 bytes, checksum: e5fcaabb4de093dc544a0fe88bc3edbd (MD5) Previous issue date: 2017-06-09 Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro We present in this work the Galerkin-collocation method for a single and double domains with the goal of solving puncture initial data sets, for a single black hole and for binary systems, represented both by wormhole and trumpet geometry. The combination of the spectal methods Galerkin and Collocation, plus the choice of spherical coordinates in all cases approached here, turned to be efficient. In addition, we have proposed a new expression for the decomposition of the conforming factor in the description of trumpet spinning black holes. We also tested the efficiency of the algorithm for the alternative method where the conforming factor is described as a new variable raised to a negative power. The convergence of the ADM mass was made for all cases as a fundamental test in the verification of the accuracy of the algorithm. In particular, for trumpet spinning black holes, we exhibit the deformation of the boundary surface, due to the presence of angular momentum. We also revisited the energy content in the initial data with trumpet and wormhole geometry. Galerkin-collocation, black holes, Initial data. Apresentamos neste trabalho o método de Galerkin-colocação para um e dois domínios com o objetivo de solucionar problemas de dados inicias via método de puncture, para um único buraco negro e para sistemas binários, representados tanto pea geometria de buraco de minhoca quanto pela geometria de corneta. A combinação dos métodos espectrais Galerkin e colocação, somado a escolha de coordenadas esféricas em todos os casos aqui abordados se mostrou eficiente. Junto a isso, propomos uma nova expressão para decomposição do fator conforme na descrição de buracos negros com rotação na geometria de corneta. Também testamos a eficiência do algoritmo para o método alternativo onde o fator conforme é descrito como uma nova variável elevada a uma potência negativa. A convergência da massa ADM foi feita para todos os casos como teste fundamental na verificação da precisão do algoritmo. Em particular, para os buracos negros com rotação e geometria de corneta, exibimos a deformação da superfície limite, devido a presença de momento angular. Também revisitamos o conteúdo de energia nos dados iniciais com geometria de corneta e buraco de minhoca.

In this letter, a matrix method is employed to study the scalar quasinormal modes of Kerr as well as Kerr-Sen black holes. Discretization is applied to transfer the scalar perturbation equation into a matrix form eigenvalue problem, where the resulting radial and angular equations are derived by the method of separation of variables. The eigenvalues, quasinormal frequencies $\omega$ and angular quantum numbers $\lambda$, are then obtained by numerically solving the resultant homogeneous matrix equation. This work shows that the present approach is an accurate as well as efficient method for investigating quasinormal modes., Comment: The Mathematica programs are attached in the ancillary files on the arXiv server

Using algebraic techniques we obtain quasinormal modes and frequencies associated to generalized forms of the scattering P\"oschl-Teller potential. This approach is based on the association of the corresponding equations of motion with Casimir invariants of differential representations of the Lie algebra sl(2). In the presented development, highest weight representations are constructed and fundamental states are calculated. An infinite tower of quasinormal mode solutions is obtained by the action of a lowering operator. The algebraic results are used in the analysis of the Cauchy initial value problem associated to the generalized P\"oschl-Teller potentials. For the scattering potentials considered, there are no late-time tails and the dynamics is always stable., Comment: 14 pages, 2 figures. Accepted for publication in Classical and Quantum Gravity

Orientador: Prof. Dr. André Gustavo Scagliusi Landulfo Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. A descoberta do comportamento termodinâmico de buracos negros no contexto da teoria quântica de campos em espaços-tempos curvos deu origem a diversas questões, dentre elas onde estão e quais são os graus de liberdade associados a entropia dos mesmos. Nessa dissertação estudamos esse tópico propondo que, se não toda, alguma parte desta entropia é devida ao emaranhamento entre os graus de liberdade, internos e externos ao buraco, dos campos quânticos presentes no espaço-tempo. The discovery of thermodynamic behavior of black holes in the context of quantum field theory in curved spacetimes has given rise to several issues, among them where and what are the degrees of freedom associated to their entropy. In this dissertation we study this topic proposing that, if not all, some of this entropy is due to the entanglement between degrees of freedom, internal and external to the hole, of quantum fields present in the spacetime.

Orientador: Prof. Dr. Roldão da Rocha Jr. Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. Neste trabalho foram investigadas algumas conseguências da física de buracos negros em teorias cujo domínio está além do domínio da relatividade geral, em especial em teorias efetivos com dimensões extras. A investigação foi em substancialmente conduzida baseando-se em três efeitos gravitacionais, a saber, a radiação Hawking, o regime de deflexão forte de lentes gravitacionais e a formação de buracos negros quânticos. Uma solução de modelo cosmológico imerso em uma brana espessa foi também investigada. Modelos e teorias efetivas fornecem meios para testar os limites de validade de teorias conhecidas e indicam o que deveríamos esperar além desses limites. Baseado nessa ideia foram usados alguns modelos efetivos para estudar efeitos não previstos pela relatividade geral, associados a cada um dos fenômenos mencionados. This work is devoted to investigate some consequences of black holes physics beyond the domain of general relativity, mainly in effective extra dimensional models. The investigation is carried along three gravitational effects, namely the Hawking radiation, the strong deflection of gravitational lensing and the formation of quantum black holes. A cosmological thick brane solution is also investigated. Effective theories and models provide a prominent approach for testing the limits of known theories and show what would be expected beyond that. Based on such idea we have used effective models for finding deviations of general relativity associated to each of the mentioned phenomena.

Doutoramento em Física Esta tese apresenta estudos recentes sobre generalizações dos buracos negros de Kerr com cabelo escalar. Depois de uma curta introdução, discutiremos em primeiro lugar o conceito de Q-clouds, que são generalizações com rotação de objectos solitónicos conhecidos como Q-balls, e que são obtidos como soluções de equações de campo não lineares, mas como campos teste, no espaço-tempo do buraco negro de Kerr. Depois disto, iremos considerar soluções em que a matéria impacta no espaço-tempo, focando em três exemplos: 1) Cabelo escalar com auto-interacções em redor de buracos negros de Kerr, 2) buracos negros de Kerr com cabelo de Proca e 3) buracos negros de Kerr-Newman com cabelo escalar com ou sem carga. Em cada um destes exemplos iremos discutir tanto as semelhanças como as diferenças quando comparados com buracos negros de Kerr com cabelo escalar. Adicionalmente, iremos também considerar os objectos solitónicos das teorias correspondentes, que desempenham um papel essencial na descrição de cada um destes tipos de buracos negros. This thesis presents recent studies on generalizations of Kerr black holes with scalar hair. After a short introduction, we will rst consider so-called Q-clouds which are rotating realizations of solitonic Q-balls obtained as non-linear test elds on the Kerr background. After this, we will move onto fully backreacting solutions where we will consider three di erent examples: 1) Self-interacting scalar hair around Kerr black holes, 2) Kerr black holes with Proca hair and 3) Kerr-Newman black holes with gauged/ungauged scalar hair. In each case we will discuss both the similarities and di erence as compared to their Kerr black holes with scalar hair. In addition to this, we also consider the horizonless solitons of the corresponding theory as they play an essential role in describing each hairy black hole

Orientador: Prof. Dr. Vilson Tonin Zanchin Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. No presente trabalho estudam-se buracos negros regulares e outros objetos compactos eletricamente carregados no contexto das teorias de Einstein-Maxwell. O objetivo principal do trabalho é a construção de soluções de buracos negros regulares e o estudo da estabilidade de cada solução. Com tal propósito, primeiro revisamos alguns conceitos fundamentais da Relatividade Geral e apresentamos as equações principais a serem usadas. Em particular, escrevemos explicitamente as equações de campo de Einstein para o caso de um uido anisotrópico eletricamente carregado, cuja distribuição de matéria-energia tem simetria esférica e uma equação de estado do tipo de Sitter, onde a pressão radial é igual ao negativo da densidade de energia. Em seguida, a equação de campo de Einstein é usada para busca de duas soluções, uma solução interior para a região com matéria, a qual não apresente singularidade, e outra solução exterior para a região fora da matéria que corresponde à métrica de Reissner-Nordström. Para construir uma solução à equação de campo de Einstein que seja válida em todos os pontos do espaço, aplicamos o formalismo de junção de Darmois-Israel com uma thin shell tipo-tempo. Supõe-se que a thin shell pode ter massa (densidade de energia) e pressão, na forma de um uido perfeito que obedece uma equação de estado barotrópica P = !. Uma equação de movimento para a shell é derivada das condições de junção. Encontram-se soluções estacionárias de buracos negros regulares e outros objetos compactos eletricamente carregados para escolhas especicas do parâmetro !, e encontram-se as regiões de estabilidade da solução para os casos em que a massa própria da shell é não negativa. In the present work we study black holes and other electrically charged compact objects in the context of the Einstein-Maxwell theory. The main objective is the construction of solutions of black holes and the study of their stability. With this purpose, we rst reviewed some fundamental concepts of General Relativity introducing the main equations to be used. In particular, we write explicitly the Einstein's eld equations for the case of an electrically charged anisotropic uid, which presents spherical symmetry and a de Sitter type equation of state, where the radial pressure is equal to the negative of energy density. Then, the Einstein eld equation is used to search for two solutions, an interior solution for the region with matter, which presents no singularity, and an external solution for the region outside the matter, that corresponds to the Reissner-Nordström metric. To construct a complete solution we apply the Darmois-Israel junction conditions with a timelike thin shell at the matching surface. It is assumed that the thin shell may have mass (energy density) and pressure, in the form of a perfect uid obeying the barotropic equation of state P = !. The equations of motion for the shell is derived from the junction conditions. We show that there are stationary electrically charged regular black holes solutions and other compact objects for specic choices of the ! parameter. We also show the stability and instability regions of the solutions considering the regions fo the parameter space for which the the mass of the shell is non-negative.

Narrow-line Seyfert 1 galaxies have been identified by the Fermi Gamma-Ray Space Telescope as a rare class of gamma-ray emitting active galactic nuclei (AGN). The lowest-redshift candidate among them is the source 1H 0323+342. Here we present quasi-simultaneous Gemini near-infrared and Keck optical spectroscopy for it, from which we derive a black hole mass based on both the broad Balmer and Paschen emission lines. We supplement these observations with a NuSTAR X-ray spectrum taken about two years earlier, from which we constrain the black hole mass based on the short timescale spectral variability. Our multiwavelength observations suggest a black hole mass of ~2x10^7 solar masses, which agrees well with previous estimates. We build the spectral energy distribution and show that it is dominated by the thermal and reprocessed emission from the accretion disc rather than the non-thermal jet component. A detailed spectral fitting with the energy-conserving accretion disc model of Done et al. constrains the Eddington ratio to L/L_Edd ~ 0.5 for a (non-rotating) Schwarzschild black hole and to L/L_Edd ~ 1 for a Kerr black hole with dimensionless spin of a*=0.8. Higher spin values and so higher Eddington ratios are excluded, since they would strongly overpredict the observed soft X-ray flux., 14 pages, 5 figures, accepted by MNRAS

In this work we study the Thermodynamics of D-dimensional Schwarzschild-anti de Sitter (SAdS) black holes. The minimal Thermodynamics of the SAdS spacetime is briefly discussed, highlighting some of its strong points and shortcomings. The minimal SAdS Thermodynamics is extended within a Hamiltonian approach, by means of the introduction of an additional degree of freedom. We demonstrate that the cosmological constant can be introduced in the thermodynamic description of the SAdS black hole with a canonical transformation of the Schwarzschild problem, closely related to the introduction of an anti-de Sitter thermodynamic volume. The treatment presented is consistent, in the sense that it is compatible with the introduction of new thermodynamic potentials, and respects the laws of black hole Thermodynamics. By demanding homogeneity of the thermodynamic variables, we are able to construct a new equation of state that completely characterizes the Thermodynamics of SAdS black holes. The treatment naturally generates phenomenological constants that can be associated with different boundary conditions in underlying microscopic theories. A whole new set of phenomena can be expected from the proposed generalization of SAdS Thermodynamics., Comment: 13 pages, published version