Influencia de plasmas astrofísicos en la desviación de la luz | Tesis doctoral

Director: Dr. Emanuel GALLO

Tribunal Especial

Titulares:

Dr. Ernesto Fabián EIROA (IAFE, UBA)

Dra. María Eugenia GABACH CLEMENT (FAMAF)

Dr. Pedro Walter LAMBERTI (FAMAF)

Lugar: https://meet.google.com/qgo-

Resumen: La propagación de la luz en el Universo se ve influenciada por diferentes fenómenos. Entre ellos es de particular importancia la influencia ejercida por el campo gravitacional de objetos masivos como galaxias, cluster de galaxias o agujeros negros. Entre otros efectos, estos campos gravitacionales producen una desviación de los rayos de luz respecto de la trayectoria que seguirían si estos objetos masivos no estuvieran presentes, actuando de esta forma como focos deflectores. Este fenómeno ha sido y continúa siendo extensamente estudiado y se lo conoce comúnmente como efecto de lente gravitacional. Sin embargo, existen otros fenómenos que intervienen en la propagación de la luz como es el caso de las distribuciones de plasma tanto en el medio interestelar como en las nubes de gas ionizado presentes en algunas galaxias, mientras que a nivel del sistema solar, la distribución de electrones libres en la corona solar también afecta a los rayos de luz que se propagan en su vecindad. Este fenómeno es conocido usualmente como plasma lensing y si bien ha sido estudiado desde hace décadas, recientemente ha vuelto a tomar relevancia debido a la observación de diferentes fenómenos que ocurren en el Universo como son los eventos de dispersión extrema cuyo origen físico aún es desconocido. En esta tesis doctoral modelaremos dicho plasma como un plasma frío no magnetizado a fin de estudiar su influencia en la propagación de la luz. Para ello hemos extendido un método novedoso originalmente aplicado al estudio de la desviación de la luz en gravedad pura al caso más general donde se tenga en cuenta la influencia del plasma. Dicho método basado en el teorema de Gauss-Bonnet nos permite relacionar el ángulo de deflexión de los rayos de luz con la geometría de una determinada variedad Riemanniana 2-dimensional de una manera muy simple ya sea en espaciotiempos esféricamente simétricos como axialmente simétricos. En base al mismo, estudiaremos correcciones al ángulo de deflexión por distancias finitas tanto del observador al foco deflector como de la fuente, y también correcciones de orden superior que no suelen ser abordadas generalmente. Desarrollaremos a su vez expresiones para los escalares ópticos en términos de las propiedades del entorno plasmático y de distintas componentes del tensor energía-momento del foco deflector. A su vez, describiremos el movimiento de partículas cargadas en campos de Einstein-Maxwell haciendo uso de una correspondencia entre el comportamiento de éstas y el de la luz en medios plasmáticos particulares. Por último, implementaremos un estudio numérico y perturbativo sobre la ecuación de lente gravitacional, incluyendo la presencia del plasma en el régimen de strong lensing, determinando la posición, forma y magnificación de las imágenes de fuentes lejanas extendidas, como a su vez de las curvas críticas y cáusticas que caracterizan al foco deflector.