Astrofísica

Los análogos físicos del espacio-tiempo curvo permiten reproducir en laboratorio fenómenos que de otro modo serían inalcanzables. Siguiendo la idea de Einstein de que la gravitación puede entenderse como un medio óptico, en óptica geométrica un material con índice de refracción variable (GRIN) puede imitar trayectorias de fotones o estrellas, e incluso reproducir el efecto de lente gravitacional. En esta charla se presentará PhysGRIN, un método exacto y sencillo para reconstruir el medio gradiente a partir de la trayectoria de un fotón o de una estrella, basado en el Teorema de Noether y el principio de Fermat. Se mostrará su aplicación a geodésicas ecuatoriales de un agujero negro de Kerr y a la órbita de la estrella S2 alrededor de Sgr A*, resaltando la versatilidad y potencial de esta herramienta para explorar nuevas analogías entre óptica y relatividad.

After 10 years of gravitational wave detections by the LIGO-VIRGO-KAGRA collaboration, there have been hundreds of detections of the signal emitted by the orbital decay and fusion of compact binaries. These observations have increased and challenged our knowledge on the general properties of stellar mass black hole binaries and their formation channels. In order to understand the observed properties of the GW events observed so far, the black hole formation process is of the uttermost importance. In this talk I will go over our work done on the processes that determine the properties of black holes in such binaries (mass and spin), involving the direct collapse or mild explosion of massive stars in isolated binary systems, and the interaction of black holes and stars in dense stellar environments. I’ll also show our current projects studying the accretion and evolution of supermassive black holes in binary systems and isolated.

Massive stars (> 8 solar masses) form from the gravitational collapse of molecular clouds, forming an accretion disk in the process, and launching powerful magnetically-driven jets as well. Yet the launching mechanisms of such jets has only been uncovered recently, thanks to a new generation of magnetohydrodynamical (MHD) simulations and very detailed observations obtained through Very Large Baseline Interferometry (VLBI). In this talk, I will present a catalog of these simulations, which explores a range of natal environments for the future star. I will discuss how thorough comparisons between observations and the results of the simulations have enabled us to better understand the launching mechanisms behind early protostellar jets. I will also present how simulations of the fragmentation accretion disks uncover the origin of the multiplicity of high-mass stars.

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El objetivo de los observatorios astronómicos LIGO, Virgo y KAGRA es detectar ondas gravitacionales producidas por eventos astronómicos que incluyen el colapso de supernovas y la colisión de pares de objetos masivos como lo son agujeros negros y estrellas de neutrones. Como lo demuestra la primera detección por parte de LIGO, este tipo de medición requiere de interferómetros con una sensibilidad a desplazamientos de las masas de prueba del orden de 1e-18 metros para ciertos eventos astronómicos. Tal objetivo solamente se puede lograr utilizando sistemas de aislamiento sísmico y de suspensión de alto rendimiento para los componentes ópticos principales. En esta presentación, primero se describen de manera introductoria los sistemas de aislamiento sísmico y de suspensión utilizados en KAGRA, que es un detector criogénico construido a 200 m bajo tierra en el interior de una montaña en Japón. Después se presenta un estudio teórico y numérico de viabilidad de un nuevo tipo de suspensión criogénica propuesto para las masas de prueba del Telescopio Einstein, que será un detector de tercera generación que actualmente se encuentra en etapa de desarrollo conceptual. A parte de sostener el espejo, una suspensión debe permitir la extracción óptima del calor producido por la disipación del láser en el sustrato y al mismo tiempo debe ser muy suave para producir poco ruido térmico. A diferencia del enfoque tradicional, que funciona con barras de suspensión en tensión, este nuevo sistema funciona con muelles de flexión suaves en compresión que acoplan el espejo a las barras de suspensión. Lo muelles son delgados pero cortos, por lo que permiten la extracción de suficiente calor. Se reporta el comportamiento mecánico, térmico y la cantidad de ruido térmico de desplazamiento que se produce.

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