A partir de enunciados de leyes invariantes ante inversión y traslación temporal, resultan procesos macroscópicos irreversibles. La fuente de irreversibilidad no se encuentra en las leyes mismas sino en las condiciones de borde o iniciales que exigimos a las ecuaciones que representan las leyes. En este trabajo, proponemos que el apantallamiento de corrientes electromagnéticas por el horizonte de eventos de un agujero negro en las soluciones a las ecuaciones de Maxwell determina, localmente, una dirección preferencial temporal para el flujo de energía electromagnética que sigue a la expansión del universo. Específicamente, calculamos el crecimiento del área del horizonte de eventos de un agujero negro debido a la expansión del universo y a la acreción de fotones del fondo cósmico de microondas (CMB), para distintos modelos cosmológicos. Encontramos que, para los modelos cosmológicos de Friedmann plano, abierto y cerrado, el cociente entre el área del horizonte de eventos de un agujero negro y el área de una hipersuperficie de tipo espacio comóvil a la expansión cósmica, es siempre mayor que uno. Esto implica que, para cualquier evento, el pasado y futuro causal no son simétricos, generando un flujo de de energía electromagnética no nulo hacia el futuro global que sigue la expansión del universo; relacionamos este flujo electromagnético con la segunda ley de la Termodinámica.

Doctor en Ciencias, Mención Astronomía / Here I present an in-depth study of the central region of active galactic nuclei oriented to improve current mass estimation methods of distant super massive black holes and to infer the physical properties of the gas in their vicinity. In the first chapter I briefly introduce the basic concepts and present the most relevant discoveries and problematics associated to the central topic of this thesis. Then, in the second chapter, I present new calibrations of the so called single epoch black hole mass estimation method. This method uses emission lines from the broad line region such as the Halpha, Hbeta and MgII low ionization lines, and the CIV high ionization line. The novelty of this work is the usage of simultaneous observations of these emission lines that prevents from possible variability effects. The latter was possible thanks to the observations of 39 quasars a $z\sim1.55$ using the X-Shooter spectrograph of the VLT telescope whose wide spectral coverage allows simultaneous mapping of the aforementioned emission lines. In addition to presenting new calibrations, the results of this study indicate that low ionization lines provide more accurate mass estimations than CIV as it was suggested by previous studies. In the third chapter, I examine the possibility of improving current \CIV -based mass estimates of super-massive black holes by testing the performance of some methods proposed in the literature, including a method proposed in this thesis. All these methods are based on correlations found using small samples of less than 100 objects. In order to quantify the statistical robustness of these methods, in this work I use the Sloan Digital Sky Survey quasar database out of which I extracted a sample of nearly 30000 objects. The results suggest that the methods studied here have a very limited effect on the improvement of \CIV-based mass estimations. Finally, in the fourth chapter, I study the effect of gas distribution of the broad line region on mass estimations. This is possible thanks to the comparison between masses obtained from the single epoch method and those obtained from the fitting the accretion disc spectral energy distribution to standard accretion disk models. The results indicate a strong dependence of the ratio between both mass estimates with the observed width of the broad emission lines.

La tesi tracta, des del punt de vista de l’anàlisi de dades, la possibilitat de detecció directa d’ones gravitatòries emeses per sistemes binaris d’objectes compactes de massa similar: forats negres, estels de neutrons, nanes blanques. En els capítols introductoris, a) es dóna una descripció detallada i exhaustiva de com passar dels patrons d’ona teòrics a la senyal detectada; b) s’introdueixen les eines més emprades en l’anàlisi de dades d’ones gravitatòries, amb especial menció a la discussió sobre les amplituds efectiva i característica. A més, els resultats originals de la tesi segueixen tres línies de recerca diferents: 1) S’ha predit la precisió amb la que el futur detector interferomètric espacial LISA, estimarà els paràmetres (posició, masses, velocitat de rotació, paràmetres cosmològics…) de les observacions de xocs entre dos forats negres supermassius en la fase “inspiral”. 2) S’ha desenvolupat un algorisme propi de cerca de senyals gravitatòries procedents de sistemes binaris estel•lars, basat en teories de probabilitat Bayesiana i MCMC. Aquest algorisme distingeix alhora milers de senyals superposades en una única sèrie temporal de dades, extraient paràmetres individuals de cadascuna d’elles. 3) S’ha definit de manera matemàtica rigorosa com determinar el rang de validesa (per a extracció de paràmetres i detecció) de models aproximats de patrons d’ones gravitatòries, aplicant-ho a un cas concret de models semi-analítics / La tesis trata, desde el punto de vista del análisis de datos, la posibilidad de detección directa de ondas gravitacionales emitidas por sistemas binarios de objetos compactos de masa similar: agujeros negros, estrellas de neutrones, enanas blancas. En los capítulos introductorios, a) se desarrolla una descripción detallada y exhaustiva de como pasar de los patrones de onda teóricos a la señal detectada; b) se introducen las herramientas más utilizadas en el análisis de datos de ondas gravitacionales, con especial mención a la discusión sobre las amplitudes efectiva y característica. Además, los resultados originales de la tesis siguen tres líneas de investigación diferentes: 1) Se ha predicho la precisión con la que el futuro detector interferométrico espacial LISA, estimará los parámetros (posición, masas, velocidad de rotación, parámetros cosmológicos…) de las observaciones de choques entre dos agujeros negros supermasivos en la fase “inspiral”. 2) Se ha desarrollado un algoritmo propio de búsqueda de señales gravitacionales procedentes de sistemas binarios estelares, basado en teorías de probabilidad Bayesiana y MCMC. Este algoritmo distingue a la vez miles de señales superpuestas en una única serie temporal de datos, extrayendo parámetros individuales de cada una de ellas. 3) Se ha definido de manera matemática rigurosa como determinar el rango de validez (para extracción de parámetros y detección) de modelos aproximados de patrones de ondas gravitacionales, aplicándolo a un caso concreto de modelos semi-analíticos. / In this PhD thesis one studies, from the data analysis perspective, the possibility of direct detection of gravitational waves emitted by similar mass compact binary objects: black holes, neutron stars, white dwarfs. In the introductory chapters, a) a detailed and exhaustive description about how to derive the detected strain from the theoretical emitted waveform predictions is given; b) the most used gravitational wave data analysis results are derived, being worth pointing out the discussion about effective and characteristic amplitudes. Moreover, three different research lines have been followed in the thesis: 1) It has been predicted the parameter estimation (position, masses, spin, cosmological parameters…) of supermassive black hole binary inspiral signals, observed with the future interferometric space detector, LISA. 2) A new algorithm, based on Bayesian probability and MCMC techniques, has been developed in order to search for gravitational wave signals from stellar-mass binary systems. The algorithm is able to distinguish thousands of overlapping signals from a single observed time series, allowing for individual parameter extraction. 3) It has been, mathematically and rigorously, defined how to compute the validity range (for parameter estimation and detection purposes) of approximated gravitational waveform models, applying it to the particular case of closed-form models