Exposicions Tesis. El dia 12 de gener, dijous, a les 12:00 h, al Sálo de Graus Lise Meitner de la Facultat de Física, Burjassot, tindrà lloc la lectura de la Tesi Doctoral realitzada per Fabrizio Di Giovanni, sota la direcció dels doctors José Antonio Font Roda, Pablo Cerdá Durán i Nicolás Sanchis Gual professors d'aquest departament.

Títol: Dynamics of boson stars and fermion-boson stars: a numerical-relativity panorama.

Resum: 

La composición de la materia oscura es todavía un problema abierto en astrofísica y cosmología. Los bosones libres y los axiones están entre los candidatos viables a materia oscura (conocida como fuzzy dark matter) que puede resolver una serie de cuestiones pendientes en cosmología. Se han propuesto como constituyentes de halos de materia oscura en galaxias [Hwang 1997, Matos, Guzman, and Urena-Lopez 2000, Matos and Urena-Lopez 2000, Matos and Urena-Lopez 2001, Marsh and Ferreira 2010, Hu, Barkana, and Gruzinov 2000], con masas de partículas en el rango ℏμ ∼ 10−22 − 10−24 eV, o con diferentes rangos de masa como candidatos a los inflatones [Freese, Frieman, and Olinto 1990], o incluso como modelos de energía oscura como k-essence [Armendariz-Picon, Mukhanov, and Steinhardt 2000]. Un resumen actual sobre la cosmología de los axiones puede encontrarse en Marsh [2016]. Si estas partículas existen, podrían condensar en objetos compactos autogravitantes conocidos como estrellas de bosones (en el caso de campos escalares) y estrellas de Proca (en el caso de campos vectoriales). Asimismo, parece natural suponer que podrían mezclarse con partículas fermiónicas, dando lugar a una nueva clase de objetos que se conocen en la literatura como estrellas mixtas de fermiones y bosones. Estos objetos pueden tener varios mecanismos de formación, ya sea como resultado final del colapso incompleto gravitacional a partir de un gas primordial compuesto tanto por bosones como por fermiones, o por la captura dinámica de partículas bosónicas (fermiónicas) por una estrella de neutrones (de bosones) ya formada en un sistema binario mixto. Los sistemas físicos considerados en esta tesis involucran la gravedad en su régimen de campo fuerte, por lo que requieren para su descripción la Relatividad General [Einstein 1915, Einstein 1916, Einstein 1918], que es actualmente la teoría más fiable de la gravedad. Cabe señalar que se han propuesto diversas teorías alternativas de la gravedad, modificando el lado izquierdo de las ecuaciones de Einstein (véase, por ejemplo Capozziello and de Laurentis [2011] para un resumen), pero este aspecto no fue explorado en mi investigación. Para resolver problemas teóricos de la Relatividad General que no son accesibles analíticamente, es fundamental el uso de ordenadores con los que realizar simulaciones numéricas de sistemas físicos: este campo de investigación se conoce como Relatividad Numérica. Aunque está bastante asentado después de unas seis décadas de desarrollo continuo, el campo de la Relatividad Numérica sigue expandiéndose, y las nuevas generaciones de relativistas numéricos emprenden nuevos retos para mejorar las simulaciones. En esta tesis, como sugiere su título, he empleado ampliamente las herramientas de la Relatividad Numérica para estudiar varios sistemas físicos que involucran campos bosónicos, en concreto:(i) estrellas de bosones y de Proca en rotación; (ii) colisiones frontales y fusiones orbitales de estrellas de Proca; (iii) soluciones estacionarias y modelos dinámicos de estrellas mixtas de fermiones y bosones en simetría esférica; (iv) materia oscura ultraligera bosónica alrededor de estrellas de neutrones en rotación.