Congreso Colombiano de Astronomía y Astrofísica - 2012

Proceso Penrose Colisional en un Agujero Rotante de la Teoría Heterótica de Cuerdas usando partículas cargadas

Not scheduled

15m

Grupo Halley (Universidad Industrial de Santander)

Presentaciones Orales Gravitación

Speakers

Alejandro Cardenas Avendano (Universidad Nacional de Colombia) Christian Rodriguez (Universidad Nacional de Colombia)

Description

En 1969 Penrose propone una ingeniosa idea para extraer energía de un agujero negro rotante, el cual ha sido estudiado ampliamente bajo un tratamiento clásico [1], [2] y se basa en la existencia de energía negativa orbitando alrededor de la ergosfera (región acotada por el horizonte y la superficie estática [3]). La aplicación de este análisis al agujero negro de Kerr de la relatividad general permitió encontrar el límite de extracción de energía que corresponde a la condición , con el área del horizonte de eventos del agujero. Esto implica que el proceso de Penrose puede darse siempre y cuando el área del horizonte no disminuya, resultado que luego se interpretará como la segunda ley de la termodinámica de agujeros negros. En este trabajo se estudia el mecanismo con partículas cargadas usando la solución axialmente simétrica, estacionaria y cargada de las ecuaciones de campo de la teoría de cuerdas heteróticas aplicando la dualidad-T a la solución clásica de Kerr propuesta por Sen [4], [5], [6], [7]. La existencia de un vector de Killing implica la existencia de cantidades conservadas. En particular, al tomar el vector de Killing {\zetha=\partial/\partial t}, de esta solución, la cantidad conservada corresponde a la energía por unidad de masa. Definida la energía con un signo menos, en la región asintóticamente plana, tanto el vector de Killing {\zetha} como el 4-momentum son vectores como-de-tiempo y por ello su producto interno es negativo, dejando la energía definida positivamente en dicha región. Sin embargo, dentro de la ergosféra, la hipersuperficie sobre la cual el vector {\zetha} es nulo, el vector {\zetha} cambia su carácter para convertirse en un vector como-de-espacio. De esta forma, en la ergoregión se tiene una energía negativa [8]. Este cambio de signo en la energía permite definir un proceso de extracción de energía del agujero negro de Sen. Para comprenderlo se consideró un sistema compuesto por una partícula cargada que se dirige hacia el agujero negro partiendo de la región exterior de la ergosféra y dirigiendose hacia ella, una vez está cerca de la ergosféra, la partícula decae en dos que se separan de tal manera que una de ellas cae a la ergoregión, mientras que la otra escapa al infinito. Por medio de la conservación del cuadri-momentum se llega a que la energía de la partícula que entra al agujero negro es negativa, por las razones antes expuestas, y por ello podemos concluir que la energía de la partícula que escapa es mayor que la energía inicial del sistema, habiendo extraído energía del agujero. La energía obtenida a partir del proceso de Penrose proviene del momento angular del agujero negro, ya que cuando la partícula entra, el momento angular total del agujero negro disminuye, de tal forma que se provee la energía extraída en el proceso de Penrose. En este trabajo se encuentra la condición límite de extracción, la eficiencia del proceso y se demuestra que la presencia del campo electromagnético mejora las condiciones de extracción de energía, debido a que incrementa el valor de la energía negativa incluso para valores mayores a r = 2M.