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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/32868
Tipo: | TCC |
Título: | Um estudo sobre ondas gravitacionais e radiação emitida por um pulsar binário |
Autor(es): | Ramos, Matheus Pinheiro |
Orientador: | Cavalcante, Roberto Vinhaes Maluf |
Coorientador: | Santos, Victor Pereira do Nascimento |
Palavras-chave: | Relatividade geral (Física);Gravitação;Radiação gravitacional;Ondas (Física) |
Data do documento: | 2016 |
Citação: | RAMOS, M. P. Um estudo sobre ondas gravitacionais e radiação emitida por um pulsar binário. 2016. 108 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. |
Resumo: | Neste trabalho iremos apresentar um breve estudo sobre ondas gravitacionais. Primeiramente introduziremos a lei da gravitação universal de Isaac Newton, discutiremos suas implicações e um pouco de sua história. Essa lei se manteve inabalável durante muitas décadas e só teve sua primeira incompatibilidade com os experimentos no problema da precessão do periélio do planeta Mercúrio. Tal problema só foi resolvido em 1915, quando Albert Einstein publica sua teoria da Relatividade Geral. Na teoria de Einstein, a noção newtoniana de espaço como um vasto vazio no qual os eventos acontecem e, portanto, não tendo efeito sobre o movimento da matéria é transformado em uma rede “espaço-tempo” que acolhe essa matéria e guia o seu curso. Nesse contexto, a própria ideia do que pensamos por forças gravitacionais, nada mais é do que uma expressão do espaço-tempo ser curvo. A ideia de que a informação gravitacional pode se propagar é também uma consequência direta da gravitação einsteniana. Um dos postulados da teoria da relatividade especial (também presente na relatividade geral), é que nada pode ser mais rápido que a luz. Isto implica que a informação não pode ser transmitida instantaneamente como descreve a teoria de Newton, mas sim, deve levar um certo tempo. A esta propagação da informação damos o nome de radiação gravitacional, análoga a já conhecida radiação eletromagnética. Para fontes distantes (como os sistemas binários que estudaremos neste trabalho) esta radiação gravitacional oscila e a sua propagação se dá via distúrbios no espaço-tempo também oscilantes, os quais denominamos de ondas gravitacionais. A existência dessa sonda certamente é uma das previsões mais impactantes dessa nova teoria da gravitação. Veremos que as referidas ondas surgem naturalmente como soluções das equações de Einstein linearizadas. E de acordo com essas soluções, quaisquer distribuições de matéria que sofrem algum tipo variação temporal são fontes em potencial de radiação gravitacional. No entanto, por mais que essas ondas sejam produzidas por qualquer corpo massivo acelerado, apenas os eventos mais cataclísmicos do universo produzem ondas gravitacionais consideráveis, como a própria onda detectada pelos observatórios do LIGO em um evento chamado de GW150914 que tratou da coalescência de um par de buracos negros. Em seguida, partiremos para a obtenção de uma relação matemática que nos diga a taxa de energia emitida via radiação gravitacional por sistemas binários em órbita circular. Por fim, aplicaremos a teoria desenvolvida nos dados observacionais da PSR 1913+16, também conhecida por binária de Hulse e Taylor, obtendo assim uma noção dos valores que cercam este tipo de evento e também do quão precisa é a teoria apresentada. |
Abstract: | In this work we present a brief study about gravitational waves. We start showing Newton’s law of universal gravitation, focussing more on its historical points and implications. his law seemed to be totally right for decades, but it turned out to be imcompatible with the precession of the periheliun of Mercury. In 1915, Albert Einstein came up with a theory called General Relativity which predicts perfectly the movement of Mercury. In his theory, Einstein changes the newtonian idea of an imutable space that doesn’t have any effect over matter and events by the idea of a space-time which is always evolving in time and affects the way matter moves and the way events take place. Considering this, Einstein realised that he could change the newtoniam interpretation of gravitation, which is based on the existence of long-distance forces, by the idea of curved space-time. He idea that gravitational information can propagate is also a consequence of Einstein’s General Relativity. One of the Special Relativity postulates (also present in General Relativity), says that nothing can move faster than light. his implies that information can not be transmitted instantly, as Newton’s theory states, but it has to take some time from two different points. We call gravitation alwaves this information propagation, which is analogous to the electromagnetic waves. For distant sources (such as binary systems that we study in this paper) this gravitational radiation oscillates and its propagation is via disturbances in the also oscillating space-time, which we call gravitational waves. he existence of these waves is certainly one of the most remarkable predictions of this new theory of gravitation.We will see that these waves arise naturally as solution soft he linearized Einstein’ sequations. Accordingtothesesolutions,anydistributionsofmatterthatsuffersometemporalvariationare potential sources of gravitational radiation. However, although we know that these waves are produced by any accelerated massive body, only the most cataclysmic gravitational events in the universe produce considerable gravitational waves, such as those waves detected by LIGO observatories in an event called GW150914 which dealt with the coalescence of a pair of black holes. After this, we seek for a mathematical relation that gives us the energy emitted rate by binary systems in circular orbit via gravitational radiation. Finally, we apply the theory developed in observational data of PSR 1913+16, also known as Hulse andTaylor binary, there by obtaining a notion of the values related to this type of eventand seeing how preciseis the theory presented. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32868 |
Aparece nas coleções: | FÍSICA-BACHARELADO - Monografias |
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