Hyperboloidal data and evolution

We discuss the hyperboloidal evolution problem in general relativity from a numerical perspective, and present some new results. Families of initial data which are the hyperboloidal analogue of Brill waves are constructed numerically, and a systematic search for apparent horizons is performed. Schwarzschild-Kruskal spacetime is discussed as a first application of Friedrich's general conformal field equations in spherical symmetry, and the Maxwell equations are discussed on a nontrivial background as a toy model for continuum instabilities.Comment: 11 pages, 9 figures. To appear in the Proceedings of the Spanish Relativity Meeting (ERE 2005), Oviedo, Spain, 6-10 Sept 200

Expanding theory testing in general relativity: LIGO and parametrized theories

The multiple detections of gravitational waves by LIGO (the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), operated by Caltech and MIT, have been acclaimed as confirming Einstein's prediction, a century ago, that gravitational waves propagating as ripples in spacetime would be detected. Yunes and Pretorius (2009) investigate whether LIGO's template-based searches encode fundamental assumptions, especially the assumption that the background theory of general relativity is an accurate description of the phenomena detected in the search. They construct the parametrized post-Einsteinian (ppE) framework in response, which broadens those assumptions and allows for wider testing under more flexible assumptions. Their methods are consistent with work on confirmation and testing found in Carnap (1936), Hempel (1969), and Stein (1992, 1994), with the following principles in common: that confirmation is distinct from testing, and that, counterintuitively, revising a theory's formal basis can make it more broadly empirically testable. These views encourage a method according to which theories can be made abstract, to define families of general structures for the purpose of testing. With the development of the ppE framework and related approaches, multi-messenger astronomy is a catalyst for deep reasoning about the limits and potential of the theoretical framework of general relativity

On the corpuscular theory of gravity

The aim of this thesis is to provide a general description of the corpuscular theory of gravity. After reviewing some of the major conceptual issues emerging from the semiclassical and field theoretic approaches to Einstein's gravity, we present a synthetic overview of two novel (and extremely intertwined) perspectives on quantum mechanical effects in gravity: the horizon quantum mechanics formalism and the classicalization scheme. After this preliminary discussion, we then proceed with implementing the latter to several different scenarios, namely self-gravitating systems, the early Universe, and galactic dynamics. Concerning the first scenario, we start by describing the generation of the Newtonian potential as the result of a coherent state of toy (scalar) gravitons. After that we employ this result to study some features of the gravitational collapse and to argue that black holes can be thought of a self-sustained quantum states, at the critical point, made of a large number soft virtual gravitons. We then refine this simplified analysis by constructing an effective theory for the gravitational potential of a static spherical symmetric system up to the first post-Newtonian correction. Additionally, we employ the horizon quantum mechanics formalism to study the causal structure emerging from the corpuscular scenario. Finally, we present a short discussion of corpuscular black holes in lower dimensional spaces. After laying down the basics of corpuscular black holes, we present a generalization of the aforementioned arguments to cosmology. Specifically, we first introduce a corpuscular interpretation of the de Sitter spacetime. Then we use it as the starting point for a corpuscular formulation of the inflationary scenario and to provide an alternative viewpoint on the dark components of the LambdaCDM model. The key message of this work is that the corpuscular theory of gravity offers a way to unify most of the experimental observations (from astrophysical to galactic and cosmological scales) in a single framework, solely based on gravity and baryonic matter.Das Ziel dieser These ist eine allgemeine Beschreibung der ‘Korpuskeltheorie’ zu liefern. Nach der Überprüfung einiger der wichtigsten konzeptionellen Probleme die sich aus den semiklassischen Ansätzen und den Ansätzen der Quantenfeldtheorie zu Einsteins Schwerkraft ergeben, präsentieren wir einen synthetischen Überblick über zwei neuartige (und extrem verflochtene) Perspektiven über quantenmechanische Effekte in der Gravitation: der Formalismus der Quantenmechanik des Horizonts und das Klassifizierungsschema. Nach dieser Vorbesprechung fahren wir dann mit der Umsetzung von verschiedenen Szenarien fort, nämlich Selbstgravitationssysteme, das frühe Universum und die galaktische Dynamik. Was das erste Szenario betrifft, so beschreiben wir zunächst die Generierung des Newtonschen Potenzials als Ergebnis eines kohärenten Zustands von vereinfachten (skalaren) Gravitons. Danach verwenden wir dieses Ergebnis um einige Merkmale des Gravitationskollapses zu untersuchen. Weiterhin nutzen wir das Ergebnis zu argumentieren, dass schwarze Löcher an einen selbst nachhaltigen Quantenzustand gedacht werden können, an der kritischen Stelle, die aus einer großen Anzahl weicher virtueller Gravitons besteht. Diese vereinfachte Analyse verfeinern wir dann, indem wir eine wirksame Theorie für das Gravitationspotenzial eines statistischen kugelförmigen symmetrischen Systems bis zur ersten Post-Newtonschen Korrektur konstruieren. Darüber hinaus verwenden wir den Formalismus der Quantenmechanik des Horizonts, um die kausale Struktur zu untersuchen, die aus dem korpuskulären Szenario entsteht. Schließlich stellen wir eine kurze Diskussion über korpuskuläre schwarze Löcher in unteren dimensionalen Räumen vor. Nachdem wir die Grundlagen der korpuskulären schwarzen Löcher gelegt haben, stellen wir eine Verallgemeinerung der oben genannten Argumente zur Kosmologie vor. Konkret führen wir zunächst eine korpuskuläre Interpretation der de Sitter Raumzeit ein. Dann nutzen wir das als Ausgangspunkt für eine korpuskuläre Formulierung des inflationären Szenarios und weiterhin, um einen alternativen Standpunkt zu den dunklen Komponenten des LambdaCDM Modells zu bieten. Die Kernbotschaft dieser Arbeit ist, dass die ‘Korpuskeltheorie’ eine Möglichkeit bietet, die meisten experimentellen Beobachtungen (von astrophysikalischen bis galaktischen und kosmologischen Skalen) in einen einzigen Rahmen zu vereinen, der sich ausschließlich auf der Schwerkraft und der Baryonischen Materie basiert