Orientador: Alberto Vazquez Saa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:52:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_VanessaPachecode_M.pdf: 1200814 bytes, checksum: 8b3bfadc5901d2f7c992d013c3957d07 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Podemos utilizar o conhecido m'etodo "Deslocar, cortar e refletir¿ para construir soluc¿oes exatas das Equac¿oes de Einstein correspondentes 'a espacos-tempo com distribuic¿oes discoidais de materia. Esse metodo consiste na introduc¿ao de uma descontinuidade na primeira derivada do tensor metrico. O resultado é uma soluc¿ao com uma singularidade do tipo delta de Dirac na hipersuperficie z = 0. Nosso estudo se restringiu a discos finos estaticos utilizando as soluc¿oes de Schwarzschild e Gutsunaev-Manko, sendo esta a representac¿ao de um objeto massivo com configurac¿ao de campo magnetico com simetria dipolar. Incluiu-se tambem o estudo da estabilidade da orbita de particulas-teste no disco, generalizando os criterios de estabilidade de Rayleigh e uma segunda analise para testar a estabilidade do disco atraves de uma perturbac¿ao no tensor energia-momento. / Abstract: We can use the well-known "Displace, cut and reflect¿ method to construct exact solutions of Einstein Equations that correspond to space-times with disklike distribution of matter. This method consists on the introduction of a discontinuity in the first-order derivative of the metric tensor. The result is a solution with a singularity of the Dirac delta type in the hypersurface Z = 0. Our study was restricted to static thin disks using Schwarzschild and Gutsunaev-Manko solutions, being the last the representation of a massive object with magnetic field configuration with dipolar symmetry. We include also the stability study of test-particles orbits at the disk, generalizing the Rayleigh criteria of stability and a second analysis to test the stability of the disk through a perturbation in the energy-momentum tensor / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientadores: Alberto Vazquez Saa, Orlando Luis Goulart Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_ClaitonPimentelde_D.pdf: 6246469 bytes, checksum: 74e9bd5e915848a1681572fd38bcf297 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Matéria, ao se acumular ao redor de um objeto compacto (e.g., um buraco negro), se configura naturalmente na forma de um disco grosso (toro) em rotação. A matéria do disco pode ser considerada como um fluido, e suas estruturas de equilíbrio hidrodinâmico podem ser obtidas a partir das equações básicas da hidrodinâmica. Nesse trabalho apresento uma extensa revisão da teoria básica de discos grossos de acreção, no âmbito das teorias clássica e relativística, incluindo uma análise da chamada órbita circular marginalmente estável. Formulo o problema incluindo a autointeração gravitacional do toro, caso em que o problema das estruturas de equilíbrio se torna um problema de fronteira livre, o que dificulta a obtenção das soluções. Reviso os métodos e técnicas numéricas já utilizadas ao se atacar esse problema e desenvolvo um código numérico próprio, chamado BLATOS, que gera soluções autogravitantes de toros ao redor de buracos negros. Desenvolvo ainda uma metodologia para se aplicar o método nodal dos elementos espectrais a domínios não limitados. O desenvolvimento desse novo tipo de elemento, os chamados elementos infinitos, gera uma extensão natural a elementos não limitados com bordas curvas assintóticas. Aplico as soluções numéricas obtidas no estudo da instabilidade runaway, mostrando como a identificação da situação de instabilidade pode ser feita a partir dessas soluções. A partir do código numérico é possível alterar o perfil de rotação e a razão das massas toro/buraco negro, de forma a se realizar um estudo do espaço de soluções / Abstract: Matter, accumulating around a compact object (e.g., a black hole), appears naturally in the form of a thick disk (torus) in rotation. The material of the disk can be considered as a fluid, and its hydrodynamic equilibrium structures can be obtained from the basic equations of hydrodynamics. In this work I present an extensive review of the basic theory of thick accretion disks, in the framework of the classical and relativistic theories, including an analysis of the so called marginally stable circular orbit. I formulate the problem including the torus self gravitational interaction, in which case the equilibrium structures problem becomes a free boundary problem, making it difficult getting the solutions. I revise the methods and numerical techniques used to attack this problem and I develop a numeric code, named BLATOS, that generates autogravitating tori solutions around black holes. Further, I develop a methodology for applying the nodal spectral element method to unbounded domains. The development of this new type of element, the so called infinite element, generates a natural extension to unbounded elements with asymptotic curved edges. I apply the resulting numerical solutions in the study of runaway instability, showing how the identification of the instability can be done from these solutions. The rotation law and the torus/black hole mass ratio can be changed from the numerical code in order to conduct a study of the solution space / Doutorado / Física / Doutor em Ciências