Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-06Bitstream added on 2014-12-02T11:20:51Z : No. of bitstreams: 1 000800446.pdf: 8670525 bytes, checksum: 687615a21e916a82d7d2f71234ea717d (MD5) / Esta pesquisa trata do monitoramento e da previsão da geração de agitação pela ação do vento e da propagação de estados de agitação em dois locais: Porto da Praia da Vitória – Açores – Portugal e Lago da Barragem de Ilha Solteira – São Paulo – Brasil. A metodologia abordada utiliza o modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) que é capaz de simular a geração, propagação e dissipação da agitação marítima, com base na equação para a conservação da ação de onda. Na propagação da agitação marítima, em zonas costeiras abertas ou confinadas, o modelo simula os processos físicos de refração, difração e empolamento devido a variações do fundo e presença de correntes. Também integra na simulação o crescimento de onda por ação dos ventos, a arrebentação por influência do fundo e por excesso de declividade (whitecapping), a dissipação de energia por causa de fricção do fundo, o bloqueio e reflexão por correntes opostas, e a transmissão através de obstáculos. Entre os vários resultados obtidos através do SWAN, destacam-se a altura significativa, os períodos de pico e médio, as direções de pico e média, a dispersão direcional, o parâmetro de largura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional. Duas aplicações do modelo SWAN são tratadas nesta tese para a simulação da geração e da propagação de ondas em dois locais distintos: um correspondente a uma zona costeira aberta – a zona marítima adjacente ao porto da Praia da Vitória, na Ilha Terceira do Arquipélago dos Açores, Portugal; e outro correspondente a uma zona confinada, o lago da barragem de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. Para o Porto da Praia da Vitória, utilizaram-se os resultados das previsões da agitação marítima ao largo da zona em estudo, obtidos com o modelo de previsão de larga escala WAVEWATCH III e os dados de vento do ... / This research deals with the monitoring and the forecasting of wind wave generation and propagation at Praia da Vitória – Azores - Portugal and at the reservoir of Ilha Solteira Dam – São Paulo – Brazil. The SWAN numerical model (Simulating Waves Nearshore) is employed. Such a model is able to simulate the generation, propagation and dissipation of sea waves, based on the equation for wave action conservation. In the sea-wave propagation across both open and confined coastal regions, the model simulates the physical processes of refraction, diffraction and shoaling due to bottom depth variations. It also is capable of simulate the presence of currents, as well as wave growth due to wind, bottom induced wave breaking and whitecapping, energy dissipation due to bottom friction, wave blocking and reflection by currents and wave transmission across obstacles. Among the several results produced by SWAN model, it is worth mentioning significant wave height, mean and peak periods, mean and peak directions, directional spreading, bandwidth parameter and sea level anywhere in the computational domain. Two applications of SWAN model are developed to simulate sea-wave generation and propagation at two distinct locations: one corresponds to an open coast location – the maritime region adjacent to Praia da Vitória port, on Terceira Island, Azores archipelago, Portugal; and the other corresponding to a confined region, the reservoir of Ilha Solteira Dam, São Paulo, Brazil. For Praia da Vitória port, results from offshore sea wave forecasts obtained through the large scale model WAVEWATCH III and wind data from MM5 model were used as forcing data for SWAN model. The numerical results were compared to sea-wave data obtained from a wave buoy deployed 4 km away from the coast at water depth of 90 m (Point 2), during 2009 and 2010 with three-hourly averages. The numerical model SWAN proved itself quite ...

A crescente evidência de que a maior parte das galáxias hospedam buracos negros supermassivos (SMBHs) em seu centro e a aceitação geral de um paradigma hierárquico de formação galáctica indica que galáxias e SMBHs devem ter evoluído concorrentemente. Este cenário tem levado a uma intensa busca por subprodutos desta evolução, entre eles o recuo gravitacional, um fenômeno que ocorre durante a fusão de SMBHs, e que pode gerar uma explosão observável de ondas gravitacionais, com a subsequente expulsão de um dos SMBHs do centro galáctico. Um dos candidatos mais interessantes apresentando a \assinatura" de um recuo gravitacional é o rádio-quasar J133658.3-295105, um objeto a distância de NGC 5236 que aparece projetado sobre o corpo desta galáxia em um sugestivo alinhamento com outras fontes de rádio e o núcleo óptico da galáxia, que também aparece deslocado em relação ao centro cinemático de NGC 5236. Neste trabalho nós estudamos as circunstâncias no qual o rádio-quasar teria sido ejetado da região central de NGC 5236. Nós analisamos diferentes tipos de colisões de SMBHs binários e triplos por meio de simulações numéricas usando uma aproximação Pós-Newtoniana de ordem 7=2 (~1=c7). Para isso, nós desenvolvemos um código de Ncorpos especialmente construído para integrar numericamente as equações de movimento Pós-Newtonianas. Experimentos numéricos demonstram que o código é robusto o suficiente para tratar praticamente qualquer razão de massas entre partículas. Nós mostramos que, dentro da atual aproximação Pós-Newtoniana, o cenário com três SMBHs _e o mais adequado para explicar a ejeção de J133658.3-295105 e, simultaneamente, provocar o deslocamento do núcleo óptico de NGC 5236. Nossos modelos mostram que o deslocamento do núcleo óptico pode estender-se por uma distância radial de ~ 30 - 200 pc sobre uma escala de tempo de ~ _107 anos, em razoável acordo com o valor observado em NGC 5236 (~ 60 pc). Nós mostramos também que o deslocamento do núcleo óptico só pode ser explicado em um cenário de recuo gravitacional se a velocidade de recuo do SMBH for até cerca de ~ 1:5 vezes a dispersão de velocidades das estrelas no centro da galáxia. Os diferentes conjuntos de simulações permite-nos ainda distinguir entre dois tipos de recuo gravitacional em sistemas com SMBHs triplos, o primeiro ocorrendo por uma troca energética entre um dos SMBHs e a binária recém formada durante interação com os outros dois SMBHs, e o segundo ocorrendo por consequência da emissão anisotrópica de ondas gravitacionais durante a coalescência dos SMBHs. Nossas simulações mostram que o primeiro tipo de recuo gravitacional deve ocorrer muito antes que o par de SMBHs mais fortemente ligado possa atingir o regime de radiação. As limitações do nosso modelo, contudo, não permite-nos afirmar qual deles ocorreu em NGC 5236, embora o primeiro seja mais provável. / The growing evidence that most galaxies host supermassive black holes (SMBHs) at its center, and general acceptance of a paradigm of hierarchical galaxy formation states that galaxies and SMBHs must have evolved concurrently. This scenario has led to an intense search by-products of this evolution, including the gravitational recoil, a phenomenon that occurs during the merger of SMBHs, which can generate an observable outburst of gravitational waves and the subsequent expulsion of one of the SMBHs of galaxy center. One of the most interesting candidates showing the \signature" of a gravitational recoil is the radio-quasar J133658.3-295105, an object at distance of NGC 5236 that appears projected onto the body of this galaxy in a suggestive alignment with other sources of radio and optical nucleus of galaxy, which also appears displaced from the kinematic center of NGC 5236. In this work we study the circumstances in which the radio-quasar would have been ejected from the central region of NGC 5236. We analyze di erent types of collisions of binary and triple SMBHs by numerical simulations using a Post-Newtonian approximation of order 7=2 ( ~1/c7). For this, we developed a N-body code specially built for numerically integrate the Post-Newtonian equations of motion. Numerical experiments show that the code is robust enough to handle virtually any mass ratio between particles. We show that within the current Post-Newtonian approximation, the scenario with three SMBHs is best suited to explain the ejection of J133658.3-295105, while causing the displacement of the optical nucleus of NGC 5236. Our models show that the displacement of the optical nucleus can extend over a radial distance of ~ 30 - 200 pc on a timescale of ~ 2x107 years, in reasonable agreement with the observed value in NGC 5236 ( 60 pc). We also show that the displacement of the optical nucleus can only be explained in a scenario of gravitational recoil if the velocity of recoil of the SMBH is up to about 1:5 times the velocity dispersion of stars in the galactic center. The di erent sets of simulations allows us to distinguish between two types of gravitational recoil on systems with SMBHs triple, the rst occurring by an energy exchange between one of the SMBHs and the newly formed binary during interaction with the other two SMBHs, and the second occurring as a consequence the anisotropic emission of gravitational waves during the coalescence of SMBHs. Our simulations show that the rst type of gravitational recoil should occur long before the pair of SMBHs more tightly bound to achieve the regime of radiation. The limitations of our model, however, does not allow us to say which of them occurred in NGC 5236, although the former is more likely.

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Co-orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Tiago Zenker Gireli / Banca: Conceição Juana Espinosa Morais Fortes / Resumo: Esta pesquisa trata do monitoramento e da previsão da geração de agitação pela ação do vento e da propagação de estados de agitação em dois locais: Porto da Praia da Vitória - Açores - Portugal e Lago da Barragem de Ilha Solteira - São Paulo - Brasil. A metodologia abordada utiliza o modelo numérico SWAN (Simulating WAves Nearshore) que é capaz de simular a geração, propagação e dissipação da agitação marítima, com base na equação para a conservação da ação de onda. Na propagação da agitação marítima, em zonas costeiras abertas ou confinadas, o modelo simula os processos físicos de refração, difração e empolamento devido a variações do fundo e presença de correntes. Também integra na simulação o crescimento de onda por ação dos ventos, a arrebentação por influência do fundo e por excesso de declividade (whitecapping), a dissipação de energia por causa de fricção do fundo, o bloqueio e reflexão por correntes opostas, e a transmissão através de obstáculos. Entre os vários resultados obtidos através do SWAN, destacam-se a altura significativa, os períodos de pico e médio, as direções de pico e média, a dispersão direcional, o parâmetro de largura de banda e nível de água em qualquer parte do domínio computacional. Duas aplicações do modelo SWAN são tratadas nesta tese para a simulação da geração e da propagação de ondas em dois locais distintos: um correspondente a uma zona costeira aberta - a zona marítima adjacente ao porto da Praia da Vitória, na Ilha Terceira do Arquipélago dos Açores, Portugal; e outro correspondente a uma zona confinada, o lago da barragem de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil. Para o Porto da Praia da Vitória, utilizaram-se os resultados das previsões da agitação marítima ao largo da zona em estudo, obtidos com o modelo de previsão de larga escala WAVEWATCH III e os dados de vento do ... / Abstract: This research deals with the monitoring and the forecasting of wind wave generation and propagation at Praia da Vitória - Azores - Portugal and at the reservoir of Ilha Solteira Dam - São Paulo - Brazil. The SWAN numerical model (Simulating Waves Nearshore) is employed. Such a model is able to simulate the generation, propagation and dissipation of sea waves, based on the equation for wave action conservation. In the sea-wave propagation across both open and confined coastal regions, the model simulates the physical processes of refraction, diffraction and shoaling due to bottom depth variations. It also is capable of simulate the presence of currents, as well as wave growth due to wind, bottom induced wave breaking and whitecapping, energy dissipation due to bottom friction, wave blocking and reflection by currents and wave transmission across obstacles. Among the several results produced by SWAN model, it is worth mentioning significant wave height, mean and peak periods, mean and peak directions, directional spreading, bandwidth parameter and sea level anywhere in the computational domain. Two applications of SWAN model are developed to simulate sea-wave generation and propagation at two distinct locations: one corresponds to an open coast location - the maritime region adjacent to Praia da Vitória port, on Terceira Island, Azores archipelago, Portugal; and the other corresponding to a confined region, the reservoir of Ilha Solteira Dam, São Paulo, Brazil. For Praia da Vitória port, results from offshore sea wave forecasts obtained through the large scale model WAVEWATCH III and wind data from MM5 model were used as forcing data for SWAN model. The numerical results were compared to sea-wave data obtained from a wave buoy deployed 4 km away from the coast at water depth of 90 m (Point 2), during 2009 and 2010 with three-hourly averages. The numerical model SWAN proved itself quite ... / Doutor

Neste trabalho investigamos a propagação de ondas gravitacionais em dois modelos cosmológicos não-estacionários, ambos pertencentes `a classe de Friedmann-Robertson-Walker (FRW): o Universo de Einstein-Maxwell, cuja fonte da geometria é o campo eletromagnético descrito pela eletrodinâmica de Maxwell, e um universo não-singular com ricochete (bounce) cuja fonte da geometria é o campo eletromagnético descrito por uma generalização não-linear da eletrodinâmica de Maxwell. Trabalhamos com uma formulação de perturbações cosmológicas explicitamente invariante de calibre e analisamos a estrutura do espaço de fases do sistema dinâmico que descreve a evolução das perturbações tensoriais. Esta análise mostrou que ondas gravitacionais geradas próximo `a singularidade inicial ou ao ricochete devem exibir um comportamento qualitativamente diferente. / In this work we investigate the gravitational wave propagation on two non-stationary cosmological models belonging to the Friedmann-Robertson-Walker (FRW) class: the Einstein- Maxwell Universe, which has the electromagnetic field described by Maxwell’s electrodynamics as the source of its geometry, and a non-singular bouncing universe which has the electromagnetic field described by a non-linear generalization of Maxwell’s electrodynamics as the source of its geometry. We work with an explicitly gauge invariant formulation of cosmological perturbations and analyze the phase space structure of the dynamical system that describes the evolution of tensorial perturbations. This analysis showed that gravitational waves generated near the initial singularity or the bounce must exhibit a qualitatively different behavior.

A crescente evidência de que a maior parte das galáxias hospedam buracos negros supermassivos (SMBHs) em seu centro e a aceitação geral de um paradigma hierárquico de formação galáctica indica que galáxias e SMBHs devem ter evoluído concorrentemente. Este cenário tem levado a uma intensa busca por subprodutos desta evolução, entre eles o recuo gravitacional, um fenômeno que ocorre durante a fusão de SMBHs, e que pode gerar uma explosão observável de ondas gravitacionais, com a subsequente expulsão de um dos SMBHs do centro galáctico. Um dos candidatos mais interessantes apresentando a \assinatura" de um recuo gravitacional é o rádio-quasar J133658.3-295105, um objeto a distância de NGC 5236 que aparece projetado sobre o corpo desta galáxia em um sugestivo alinhamento com outras fontes de rádio e o núcleo óptico da galáxia, que também aparece deslocado em relação ao centro cinemático de NGC 5236. Neste trabalho nós estudamos as circunstâncias no qual o rádio-quasar teria sido ejetado da região central de NGC 5236. Nós analisamos diferentes tipos de colisões de SMBHs binários e triplos por meio de simulações numéricas usando uma aproximação Pós-Newtoniana de ordem 7=2 (~1=c7). Para isso, nós desenvolvemos um código de Ncorpos especialmente construído para integrar numericamente as equações de movimento Pós-Newtonianas. Experimentos numéricos demonstram que o código é robusto o suficiente para tratar praticamente qualquer razão de massas entre partículas. Nós mostramos que, dentro da atual aproximação Pós-Newtoniana, o cenário com três SMBHs _e o mais adequado para explicar a ejeção de J133658.3-295105 e, simultaneamente, provocar o deslocamento do núcleo óptico de NGC 5236. Nossos modelos mostram que o deslocamento do núcleo óptico pode estender-se por uma distância radial de ~ 30 - 200 pc sobre uma escala de tempo de ~ _107 anos, em razoável acordo com o valor observado em NGC 5236 (~ 60 pc). Nós mostramos também que o deslocamento do núcleo óptico só pode ser explicado em um cenário de recuo gravitacional se a velocidade de recuo do SMBH for até cerca de ~ 1:5 vezes a dispersão de velocidades das estrelas no centro da galáxia. Os diferentes conjuntos de simulações permite-nos ainda distinguir entre dois tipos de recuo gravitacional em sistemas com SMBHs triplos, o primeiro ocorrendo por uma troca energética entre um dos SMBHs e a binária recém formada durante interação com os outros dois SMBHs, e o segundo ocorrendo por consequência da emissão anisotrópica de ondas gravitacionais durante a coalescência dos SMBHs. Nossas simulações mostram que o primeiro tipo de recuo gravitacional deve ocorrer muito antes que o par de SMBHs mais fortemente ligado possa atingir o regime de radiação. As limitações do nosso modelo, contudo, não permite-nos afirmar qual deles ocorreu em NGC 5236, embora o primeiro seja mais provável. / The growing evidence that most galaxies host supermassive black holes (SMBHs) at its center, and general acceptance of a paradigm of hierarchical galaxy formation states that galaxies and SMBHs must have evolved concurrently. This scenario has led to an intense search by-products of this evolution, including the gravitational recoil, a phenomenon that occurs during the merger of SMBHs, which can generate an observable outburst of gravitational waves and the subsequent expulsion of one of the SMBHs of galaxy center. One of the most interesting candidates showing the \signature" of a gravitational recoil is the radio-quasar J133658.3-295105, an object at distance of NGC 5236 that appears projected onto the body of this galaxy in a suggestive alignment with other sources of radio and optical nucleus of galaxy, which also appears displaced from the kinematic center of NGC 5236. In this work we study the circumstances in which the radio-quasar would have been ejected from the central region of NGC 5236. We analyze di erent types of collisions of binary and triple SMBHs by numerical simulations using a Post-Newtonian approximation of order 7=2 ( ~1/c7). For this, we developed a N-body code specially built for numerically integrate the Post-Newtonian equations of motion. Numerical experiments show that the code is robust enough to handle virtually any mass ratio between particles. We show that within the current Post-Newtonian approximation, the scenario with three SMBHs is best suited to explain the ejection of J133658.3-295105, while causing the displacement of the optical nucleus of NGC 5236. Our models show that the displacement of the optical nucleus can extend over a radial distance of ~ 30 - 200 pc on a timescale of ~ 2x107 years, in reasonable agreement with the observed value in NGC 5236 ( 60 pc). We also show that the displacement of the optical nucleus can only be explained in a scenario of gravitational recoil if the velocity of recoil of the SMBH is up to about 1:5 times the velocity dispersion of stars in the galactic center. The di erent sets of simulations allows us to distinguish between two types of gravitational recoil on systems with SMBHs triple, the rst occurring by an energy exchange between one of the SMBHs and the newly formed binary during interaction with the other two SMBHs, and the second occurring as a consequence the anisotropic emission of gravitational waves during the coalescence of SMBHs. Our simulations show that the rst type of gravitational recoil should occur long before the pair of SMBHs more tightly bound to achieve the regime of radiation. The limitations of our model, however, does not allow us to say which of them occurred in NGC 5236, although the former is more likely.

Neste trabalho investigamos a propagação de ondas gravitacionais em dois modelos cosmológicos não-estacionários, ambos pertencentes `a classe de Friedmann-Robertson-Walker (FRW): o Universo de Einstein-Maxwell, cuja fonte da geometria é o campo eletromagnético descrito pela eletrodinâmica de Maxwell, e um universo não-singular com ricochete (bounce) cuja fonte da geometria é o campo eletromagnético descrito por uma generalização não-linear da eletrodinâmica de Maxwell. Trabalhamos com uma formulação de perturbações cosmológicas explicitamente invariante de calibre e analisamos a estrutura do espaço de fases do sistema dinâmico que descreve a evolução das perturbações tensoriais. Esta análise mostrou que ondas gravitacionais geradas próximo `a singularidade inicial ou ao ricochete devem exibir um comportamento qualitativamente diferente. / In this work we investigate the gravitational wave propagation on two non-stationary cosmological models belonging to the Friedmann-Robertson-Walker (FRW) class: the Einstein- Maxwell Universe, which has the electromagnetic field described by Maxwell’s electrodynamics as the source of its geometry, and a non-singular bouncing universe which has the electromagnetic field described by a non-linear generalization of Maxwell’s electrodynamics as the source of its geometry. We work with an explicitly gauge invariant formulation of cosmological perturbations and analyze the phase space structure of the dynamical system that describes the evolution of tensorial perturbations. This analysis showed that gravitational waves generated near the initial singularity or the bounce must exhibit a qualitatively different behavior.

Orientador: Anderson Campos Fauth / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T00:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tavares_DenisBorgarelli_M.pdf: 5623442 bytes, checksum: 17583c9607ed6e94cf631816f4ccb01f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Um dos fenômenos previstos por Einstein na dedução da relatividade geral foi a existência de pequenas perturbações da métrica que ele nomeou de ondas gravitacionais.Essas ondas ao atravessarem a matéria fazem com que a mesma oscile de acordo com a polarização da onda gravitacional.Esta é a única previsão importante da Relatividade Geral que ainda não foi comprovada completamente.O pequeno sinal gerado pela passagem de uma onda gravitacional em comparação com os ruídos existentes no sistema de detecção torna a sua detecção direta um dos principais desafios da ciência moderna.Neste trabalho estudamos o ruído gerado por raios cósmicos na antena gravitacional Mario Schenberg,localizada na cidade de São Paulo.Medidas do fluxo de múons e hádrons isolados realizadas no hemisfério norte foram utilizadas para calcular o fluxo esperado dessas partículas na cidade de São Paulo.O cálculo da energia depositada no detector de ondas gravitacionais pelos raios cósmicos foi realizado através de simulações de Monte arlo utilizando o Geant4.A passagem de múons e prótons,com diversas energias e alguns ângulos de incidência,pelo prédio e pela esfera ressonante da antena gravitacional,foi simulada.Desenvolvemos um modelo termo-acústico, denominado de multiponto,adequado para calcular as energias depositadas nos modos normais de vibração da esfera a partir da energia depositada na esfera por partículas elementares.om esses resultados calculamos a taxa esperada de sinal de raios cósmicos no principal modo de detecção de ondas gravitacionais,nl=12,do detector Mario Schenberg para temperaturas de operação Tnoise entre 10 -5 e 10 -7 K.Os resultados obtidos mostraram que para a sensibilidade projetada para 4,2K do detector Mário Schenberg a taxa de sinais devido aos raios cósmicos é muito pequena,sendo da ordem de 5 eventos por dia.Porém,quando for atingido o limite quântico,será preciso uma análise mais detalhada do sinal de saída da antena,já que o número de partículas esperado aumenta consideravelmente, alcançando cerca de 250 sinais por dia / Abstract: One of the phenomena predicted by Einstein in the derivation of general relativity is the existence of small perturbations of the metric that he named gravitational waves.As they travel through space oscillates the space-time according to its polarization.This is the only major prediction of general relativity not yet proven completely.The small signal generated by the passage of a gravitational wave compared to the noise in the system of detection makes their direct detection one challenge of modern science.In this paper we study the noise generated by cosmic rays in the gravitational antenna Mario Schenberg,located in the city of Sao Paulo.Single muons and hadrons flux measurements held in the northern hemisphere were used to calculate the expected flux of these particles in the city of Sao Paulo. The calculation of the energy deposited in the detector of gravitational waves from cosmic rays was performed by Monte arlo simulations using Geant4.The transport of muons and protons,with several energy and some different angles of incidence,across the building and the resonant sphere was simulated.We developed a thermo-acoustic model,called multi-point,suitable for calculating the energy deposited in the normal modes from the energy deposited on the sphere by elementary particles. With these results we calculate the expected rate of cosmic ray signals in the main detection mode of gravitational waves,nl =12,of the Mario Schenberg detector,for temperatures Tnoise between 10 -5 and 10 -7 K.The results showed for the designed for 4.2 K sensitivity of the Mario Schenberg detector that the rate of signals due to cosmic rays is very small,being around 5 events per day.However,when it will reach the quantum limit will be needed a more detailed analysis of the antenna signal output,since the expected number of cosmic ray noise increases considerably,reaching about 250 signals per day / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física

In the present monograph we study in detail the primordial gravitational waves in cosmologies with a decaying vacuum. The decaying vacuum models are an alternative to solve the cosmological constant problem attributing a dynamic to the vacuum energy. The problem of primordial gravitational waves is discussed in the framework of an expanding, flat, spatially homogeneous and isotropic FLRW Universe described by General Relativity theory with decaying vacuum energy density of the type $\\Lambda \\equiv \\Lambda(H)$. Two particular interesting limits of a class of decaying vacuum models were investigated. A first-order tensor perturbation term was introduced to the FLRW metric, the evolution equation of the perturbations was derived and then expressed in terms of a Fourier expansion, the time-dependent part decouples from the spatial part. The resulting equation has the form of a damped harmonic oscillator which depends on the scale factor, which carries all the cosmological and decaying vacuum characteristics. In the first model studied, the decaying vacuum has the form $\\Lambda \\propto H^2$. The gravitational wave equation is established and its time-dependent part has analytically been solved for different epochs in the case of a flat geometry. The main result is unlike the standard $\\Lambda$CDM cosmology (no interacting vacuum): in this model there is gravitational wave amplification during the radiation era, which in quantum field theory means graviton production. This difference is a clear signature of the decaying vacuum models which a eventual observation could give empirical clues about it. However, high frequency modes are damped out even faster than in the standard cosmology, both in the radiation and matter-vacuum dominated epoch. The physical gravitational wave quantities like the modulus of the mode function, power and gravitational wave energy density spectra generated at different cosmological eras are also explicitly evaluated. The second model studied is a decaying vacuum of the form $\\Lambda \\propto H^3$. This model drives a nonsingular flat cosmology which is termed complete in the sense that the cosmic evolution occurs between two extreme de Sitter stages. The particularity which makes interesting this model is that the transition from the early de Sitter era to the radiation phase is smooth avoiding the graceful exit problem. The gravitational wave equation is derived and its time-dependent part numerically integrated in a relevant period previously delimited. The gravitational wave solutions for the other eras were calculates analytically. Today\'s gravitational wave spectra were calculated and compared with the standard result where an abrupt transition is assumed. It is found that the stochastic background of gravitational waves is very similar to the one predicted by the cosmic concordance model plus inflation except for the higher frequencies. / Na presente monografia foi estudado em detalhe as ondas gravitacionais primordiais em cosmologias com decaimento do vácuo. Os modelos de decaimento do vácuo são uma alternativa para resolver o problema da constante cosmológica atribuindo uma dinâmica à energia do vácuo. O problema de ondas gravitacionais primordiais é discutida no âmbito de um Universo FLRW em expansão, plano, espacialmente homogêneo e isotrópico descrito pela teoria da Relatividade Geral com decaimento da densidade de energia do vácuo do tipo $\\Lambda \\equiv \\Lambda(H)$. Dois limites particularmente interessantes de uma classe de modelos de decaimento do vácuo foram trabalhados. Um termo tensorial perturbativo a primeira ordem foi introduzido na métrica de FLRW, a equação de evolução das perturbações foi derivada e depois expressada em termos de uma expansão de Fourier, a parte dependente do tempo desacopla-se da parte espacial. A equação resultante tem a forma de um oscilador harmônico amortecido que depende do fator de escala que carrega todas as características cosmológicos e do decaimento do vácuo. No primeiro modelo estudado, o decaimento do vácuo tem a forma $\\Lambda \\propto H^2$. A equação da onda gravitacional é estabelecida e a sua parte dependente do tempo foi resolvida analiticamente para diferentes épocas no caso de uma geometria plana. O resultado principal é que a diferença da cosmologia $\\Lambda$CDM padrão (sem decaimento do vácuo), neste modelo ocorre amplificação de ondas gravitacionais durante a era de radiação, que em mecânica quântica significa produção gráviton. Esta diferença é uma assinatura clara dos modelos de decaimento do vácuo que uma eventual observação poderia dar pistas empíricas sobre o assunto. No entanto, os modos de alta frequência são amortecidos ainda mais rápido do que na cosmologia padrão, tanto na era da radiação e da matéria-vácuo. As quantidades físicas das ondas gravitacionais, como o módulo da função de modos, espectros de potência e de densidade de energia de onda gravitacional geradas em diferentes eras cosmológicas também foram avaliadas explicitamente. O segundo modelo estudado é um decaimento do vácuo da forma $\\Lambda \\propto H^3$. Este modelo leva uma cosmologia plana não singular que é denominado completo no sentido de que a evolução cósmica ocorre entre duas eras de Sitter extremas. A particularidade que torna interessante este modelo é que a transição do início da era de Sitter era para a fase da radiação é suave evitando o graceful exit problem. A equação gravitacional é derivada e sua parte dependente do tempo foi integrada numericamente num período relevante previamente delimitado, as soluções das ondas gravitacionais para as outras eras foram calculadas analiticamente. Os espectros de hoje das ondas gravitacionais foram calculados e comparados com os cálculos padrão onde é assumida uma transição abrupta. Verificou-se que o fundo estocástico de ondas gravitacionais é muito semelhante ao previsto pelo modelo de concordância cósmica mais a inflação, exceto para as frequências mais altas.

Orientadores: Anderson Campos Fauth, Cecilia Bertoni Martha Hadler Chirenti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_GibranHenriquede_M.pdf: 5723676 bytes, checksum: 46d33c50292611540243a93798239014 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Usando como base um código computacional que integra numericamente as equações TOV, que descrevem o interior de corpos relativísticos de simetria esférica, com a equação de estado SLy, que fornece a pressão em função da densidade para a matéria nuclear em condições extremas se comparadas à matéria nuclear convencional, conseguimos descrever uma estrela de nêutrons realista e com esta simular a emissão de ondas gravitacionais, com a previsão de como seria seu tempo de decaimento e frequência / Abstract: Using as base a computer code that integrates numerically the TOV equations, which describe the interior of relativistic bodies of spherical symmetry, with the SLy equation of state, which provides the pressure in function of density for nuclear matter under extreme conditions when compared with conventional nuclear matter, we describe a realistic neutron star and simulate the emission of gravitational waves, with the predictions of how its decay rate and frequency will be / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Patricio A. Letelier Sotomayor / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-07-18T09:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giraldi_GilsonAntonio_M.pdf: 1912549 bytes, checksum: 53dde628f847263ee968d32f70ba4a19 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Neste trabalho consideramos ondas gravitacionais com simetria cilíndrica que possam ser reduzidas à forma de Einstein-Rosen. Dentre as componentes tetrádicas não nulas do tensor de Riemann-Cristoffel da métrica de interesse, destacamos 3 independentes que geram as demais. Escolhemos a classe de soluções polinomiais da equação de onda cilíndrica correspondente e analisamos as componentes tetrádicas independentes e os invariantes de curvatura calculados para alguns elementos desta classe. Analisamos também a Energia C no contexto do presente trabalho, concluindo que as duas definições propostas não se aplicam aos nossos casos. / Abstract: In this work, the gravitational waves with cylindrical symmetry wich can be reduced to the Einstein-Rosen form are considered. From the non-null tetradic components of the Riemann-Cristoffel tensor associated to this metric we distinguish tree independent component which generate the others. A polynomial class of solutions for the correspondent cylindrical wave equation is studied. We analyse the independent tetradic components and the invariants of curvature for some elements of this class. We also analyse the concept of C-Energy in the context of the present work. We conclude that both definitions proposed are not applicable in this case. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada