GRMHD simulations of neutron-star mergers with weak interactions: r-process nucleosynthesis and electromagnetic signatures of dynamical ejecta

Fast material ejected dynamically over $<10$ ms during the merger of a binary neutron-star (BNS) system can give rise to distinctive electromagnetic counterparts to the system's gravitational-wave emission that can serve as a "smoking gun" to distinguish between a BNS and a NS-black-hole merger. We present novel ab-initio modeling of the associated kilonova precursor and kilonova afterglow based on three-dimensional general-relativistic magneto-hydrodynamic simulations of BNS mergers with tabulated, composition-dependent, finite-temperature equations of state (EOSs), weak interactions, and approximate neutrino transport. We analyze dynamical mass ejection from 1.35-1.35Msun binaries, typical of Galactic double-NS systems and consistent with properties of the first observed BNS merger GW170817, using three nuclear EOSs that span the range of allowed compactness. Nuclear reaction network calculations yield a robust 2nd-to-3rd-peak r-process. We find few x 1e-6Msun of fast ($v>0.6$c) ejecta that give rise to broad-band synchrotron emission on ~yr timescales, consistent with recent tentative evidence for excess X-ray/radio emission following GW170817. We find 2e-5Msun of free neutrons that power a kilonova precursor on <h timescale. A boost in early UV/optical brightness by a factor of a few due to previously neglected relativistic effects, with appreciable enhancements up to 10h post-merger, provides promising prospects for future detection with UV/optical telescopes such as Swift or ULTRASAT out to 250Mpc. We find that a recently predicted opacity boost due to highly ionized lanthanides at ~70000K is unlikely to affect the early kilonova lightcurve based on the obtained ejecta structures. Azimuthal inhomogeneities in dynamical ejecta composition for soft EOSs found here ("lanthanide/actinide pockets") may have observable consequences for both early kilonova and late-time nebular emission.Comment: 37 pages, 20 figures, submitted to Ap

Inconsistency within the Everett Interpretation of Quantum Mechanics

De las muchas interpretaciones de la mecánica cuántica (MC), pocas han sido tan divulgadas como la de Everett. Estaformulación se supone realista y libre de los problemas que aquejan a la interpretación de Copenhague. En el presentetrabajo, mostramos los problemas semántico-ontológicos que implican las formulaciones actuales de estainterpretación y discutimos el problema que presenta con respecto a las cantidades conservadas y las simetríassubyacentes al modelo de espacio-tiempo adoptado. Concluimos que en sus expresiones usuales, la teoría de Everett esinconsistente.Perhaps the most exotic interpretation of quantum mechanics is the so-called Everett interpretation. It was first conceived as an overcoming proposal to Copenhagen formulation of QM, free of the problems of the latter and with a realistic approach. In this paper, we show the several semantic and ontological problems in the current formulations of this interpretation, and we discuss the critical problem of the conserved quantities and the assumptions on the spacetime symmetries in the theory. We conclude that Everett interpretation and its many modern reformulations are inconsistent.Fil: Combi, Luciano. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Romero, Gustavo Esteban. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; Argentin

Is Teleparallel Gravity Really Equivalent to General Relativity?

An axiomatization of the so-called Teleparallel Equivalent to General Relativity is presented. A set of formal and semantic postulates are elaborated from where the physical meaning of various key concepts of the theory are clarified. These concepts include those of inertia, Lorentz and diffeomorphism invariance, and reference frame. It is shown that Teleparallel Gravity admits a wider representation of space-time than General Relativity, allowing to define properties of the gravitational field such as energy and momentum that are usually considered problematic. In this sense, although the dynamical equations of both theories are equivalent, their inequivalence from a physical point of view is demonstrated. Finally, the axiomatic formulation is used to compare Teleparallel Gravity with other theories of gravity based on absolute parallelism such as non-local and f(T) gravity.Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Gravitational energy and radiation of a charged black hole

We analyze the energy configuration of a charged black hole in the TeleparallelFramework of General Relativity. We obtain the energy-momentum tensor of the gravitationalfield in a stationary frame, and we calculate its contribution to the total energyof the system. We study the same gravitational field measured by an accelerated frameand we analyze how the energy-momentum tensor is transformed. We found that in theaccelerated frame, a Poyinting-like flux appears for the gravitational field but not for theelectromagnetic field.Instituto Argentino de RadioastronomíaFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofísica

Relativistic rigid systems and the cosmic expansion

We analyze the necessary conditions for a body to remain rigid in an expanding cosmological Universe. First, we establish the main theorems and definitions for having a rigid body in a general spacetime as well as the new concept of quasilocal rigidity. We apply the obtained results to a homogeneous universe exploring the differences with flat spacetime. We discuss how the concept of rigid body helps to understand the expansion of space in cosmology. Finally, using a rigid system as a reference frame, we calculate the gravitational energy, and we compare it with previous results in the literature.Fil: Combi, Luciano. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Romero, Gustavo Esteban. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; Argentin

Equivalencia entre relatividad general y gravedad de torsión

La teoría estándar que permite representar la interacción gravitatoria es la Relatividad General, formulada por Albert Einstein en 1915. Trece años después de su publicación, el propio Einstein intenta construir una teoría geométrica unificada del electromagnetismo y la gravitación, reemplazando a la métrica por un objeto dinámico que posee más grados de libertad, la tétrada. Pese a no encontrar ecuaciones de campo consistentes, en estos trabajos aparece por primera vez la posibilidad de formular una teoría teleparalela equivalente a la Relatividad General, denominada Gravedad de Torsión, en donde la torsión reemplaza a la curvatura. En los últimos años, se han desarrollado numerosas aplicaciones de esta teoría, principalmente en el cálculo de cargas conservadas para el campo gravitatorio. Motivados por estas diferencias conceptuales entre ambos enfoques, nos proponemos en esta tesis evaluar si las teorías son completamente equivalentes. Para ello, desarrollamos una formulación axiomática de ambas teorías que permite un análisis riguroso de sus postulados. Luego, exploramos algunas características generales de la energía teleparalela y realizamos una aplicación de este concepto a la geometría de un agujero negro cargado.Facultad de Ciencias Exacta

Equivalencia entre relatividad general y gravedad de torsión

La teoría estándar que permite representar la interacción gravitatoria es la Relatividad General, formulada por Albert Einstein en 1915. Trece años después de su publicación, el propio Einstein intenta construir una teoría geométrica unificada del electromagnetismo y la gravitación, reemplazando a la métrica por un objeto dinámico que posee más grados de libertad, la tétrada. Pese a no encontrar ecuaciones de campo consistentes, en estos trabajos aparece por primera vez la posibilidad de formular una teoría teleparalela equivalente a la Relatividad General, denominada Gravedad de Torsión, en donde la torsión reemplaza a la curvatura. En los últimos años, se han desarrollado numerosas aplicaciones de esta teoría, principalmente en el cálculo de cargas conservadas para el campo gravitatorio. Motivados por estas diferencias conceptuales entre ambos enfoques, nos proponemos en esta tesis evaluar si las teorías son completamente equivalentes. Para ello, desarrollamos una formulación axiomática de ambas teorías que permite un análisis riguroso de sus postulados. Luego, exploramos algunas características generales de la energía teleparalela y realizamos una aplicación de este concepto a la geometría de un agujero negro cargado.Facultad de Ciencias Exacta

Equivalencia entre relatividad general y gravedad de torsión

La teoría estándar que permite representar la interacción gravitatoria es la Relatividad General, formulada por Albert Einstein en 1915. Trece años después de su publicación, el propio Einstein intenta construir una teoría geométrica unificada del electromagnetismo y la gravitación, reemplazando a la métrica por un objeto dinámico que posee más grados de libertad, la tétrada. Pese a no encontrar ecuaciones de campo consistentes, en estos trabajos aparece por primera vez la posibilidad de formular una teoría teleparalela equivalente a la Relatividad General, denominada Gravedad de Torsión, en donde la torsión reemplaza a la curvatura. En los últimos años, se han desarrollado numerosas aplicaciones de esta teoría, principalmente en el cálculo de cargas conservadas para el campo gravitatorio. Motivados por estas diferencias conceptuales entre ambos enfoques, nos proponemos en esta tesis evaluar si las teorías son completamente equivalentes. Para ello, desarrollamos una formulación axiomática de ambas teorías que permite un análisis riguroso de sus postulados. Luego, exploramos algunas características generales de la energía teleparalela y realizamos una aplicación de este concepto a la geometría de un agujero negro cargado.Facultad de Ciencias Exacta

Efectos locales de la expansión cosmológica

El Universo era extremadamente uniforme en su edad temprana. A partir de pequeñas fluctuaciones en este medio casi homogéneo, inestabilidades gravitacionales dieron lugar a la red cósmica que observamos hoy en día, compuesta de estructuras como cúmulos de galaxias y grandes regiones de baja densidad. La evolución del espacio-tiempo en el Universo está regida por las ecuaciones de Einstein que determinan la curvatura y en consecuencia la dinámica de los sistemas inerciales. Las ecuaciones de Einstein son ecuaciones no-lineales para la métrica, con lo cual, el acople entre regiones locales y el espacio-tiempo global es altamente no trivial. En el Universo, las inhomogeneidades que observamos hoy en día pueden afectar la dinámica global y, viceversa, la expansión global determina las condiciones de contorno de sistemas astrofísicos locales. En esta tesis, investigamos problemas relacionados a la influencia de la expansión global cosmológica en sistemas físicos locales.Facultad de Ciencias Exacta