Studies on Quasinormal Modes and Late-time Tails in Black Hole Spacetimes

This thesis Entitled Studies on Quasinormal modes and Late-time tails black hole spacetimes. In this thesis, the signature of these new theories are probed on the evolution of field perturbations on the black hole spacetimes in the theory. Chapter 1 gives a general introduction to black holes and its perturbation formalism. Various concepts in the area covered by the thesis are also elucidated in this chapter. Chapter 2 describes the evolution of massive, charged scalar field perturbations around a Reissner-Nordstrom black hole surrounded by a static and spherically symmetric quintessence. Chapter 3 comprises the evolution of massless scalar, electromagnetic and gravitational fields around spherically symmetric black hole whose asymptotes are defined by the quintessence, with special interest on the late-time behavior. Chapter 4 examines the evolution of Dirac field around a Schwarzschild black hole surrounded by quintessence. Detailed numerical simulations are done to analyze the nature of field on different surfaces of constant radius . Chapter 5is dedicated to the study of the evolution of massless fields around the black hole geometry in the HL gravity.

VACUUM POLARIZATION EFFECTS ON QUASINORMAL MODES IN ELECTRICALLY CHARGED BLACK HOLE SPACE-TIMES

We investigate the influence of vacuum polarization of quantum massive fields on the scalar sector of quasinormal modes in spherically symmetric black holes. We consider the evolution of a massless scalar field on the space-time corresponding to a charged semiclassical black hole, consisting of the quantum-corrected geometry of a Reissner-Nordstrom black hole dressed by a quantum massive scalar field in the large mass limit. Using a sixth order WKB approach we find a shift in the quasinormal mode frequencies due to vacuum polarization.

Low-energy sector quantization of a massless scalar field outside a Reissner-Nordström black hole and static sources

We quantize the low-energy sector of a massless scalar field in Reissner-Nordström spacetime. This allows the analysis of processes involving soft scalar particles occurring outside charged black holes. In particular, we compute the response of a static scalar source interacting with Hawking radiation using the Unruh (and the Hartle-Hawking) vacuum. This response is compared with the one obtained when the source is uniformly accelerated in the usual vacuum of Minkowski spacetime with the same proper acceleration. We show that both responses are in general different in opposition to the result obtained when the Reissner-Nordström black hole is replaced by a Schwarzschild one. The conceptual relevance of this result is commented on. ©2000 The American Physical Society.

Energy and angular momentum of the gravitational field in the teleparallel geometry

The Hamiltonian formulation of the teleparallel equivalent of general relativity is considered. Definitions of energy, momentum and angular momentum of the gravitational field arise from the integral form of the constraint equations of the theory. In particular, the gravitational energy-momentum is given by the integral of scalar densities over a three-dimensional spacelike hypersurface. The definition for the gravitational energy is investigated in the context of the Kerr black hole. In the evaluation of the energy contained within the external event horizon of the Kerr black hole, we obtain a value strikingly close to the irreducible mass of the latter. The gravitational angular momentum is evaluated for the gravitational field of a thin, slowly rotating mass shell. © 2002 The American Physical Society.

Can entanglement explain black hole entropy?

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estruturas geômetro-diferenciais na superfície da corda bosônica

Pós-graduação em Física - IFT

The VIMOS-VLT Deep Survey: the evolution of type-1 AGN

Quasars and AGN play an important role in many aspects of the modern cosmology. Of particular interest is the issue of the interplay between AGN activity and formation and evolution of galaxies and structures. Studies on nearby galaxies revealed that most (and possibly all) galaxy nuclei contain a super-massive black hole (SMBH) and that between a third and half of them are showing some evidence of activity (Kormendy and Richstone, 1995). The discovery of a tight relation between black holes mass and velocity dispersion of their host galaxy suggests that the evolution of the growth of SMBH and their host galaxy are linked together. In this context, studying the evolution of AGN, through the luminosity function (LF), is fundamental to constrain the theories of galaxy and SMBH formation and evolution. Recently, many theories have been developed to describe physical processes possibly responsible of a common formation scenario for galaxies and their central black hole (Volonteri et al., 2003; Springel et al., 2005a; Vittorini et al., 2005; Hopkins et al., 2006a) and an increasing number of observations in different bands are focused on collecting larger and larger quasar samples. Many issues remain however not yet fully understood. In the context of the VVDS (VIMOS-VLT Deep Survey), we collected and studied an unbiased sample of spectroscopically selected faint type-1 AGN with a unique and straightforward selection function. Indeed, the VVDS is a large, purely magnitude limited spectroscopic survey of faint objects, free of any morphological and/or color preselection. We studied the statistical properties of this sample and its evolution up to redshift z 4. Because of the contamination of the AGN light by their host galaxies at the faint magnitudes explored by our sample, we observed that a significant fraction of AGN in our sample would be missed by the UV excess and morphological criteria usually adopted for the pre-selection of optical QSO candidates. If not properly taken into account, this failure in selecting particular sub-classes of AGN could, in principle, affect some of the conclusions drawn from samples of AGN based on these selection criteria. The absence of any pre-selection in the VVDS leads us to have a very complete sample of AGN, including also objects with unusual colors and continuum shape. The VVDS AGN sample shows in fact redder colors than those expected by comparing it, for example, with the color track derived from the SDSS composite spectrum. In particular, the faintest objects have on average redder colors than the brightest ones. This can be attributed to both a large fraction of dust-reddened objects and a significant contamination from the host galaxy. We have tested these possibilities by examining the global spectral energy distribution of each object using, in addition to the U, B, V, R and I-band magnitudes, also the UV-Galex and the IR-Spitzer bands, and fitting it with a combination of AGN and galaxy emission, allowing also for the possibility of extinction of the AGN flux. We found that for 44% of our objects the contamination from the host galaxy is not negligible and this fraction decreases to 21% if we restrict the analysis to a bright subsample (M1450 <-22.15). Our estimated integral surface density at IAB < 24.0 is 500 AGN per square degree, which represents the highest surface density of a spectroscopically confirmed sample of optically selected AGN. We derived the luminosity function in B-band for 1.0 < z < 3.6 using the 1/Vmax estimator. Our data, more than one magnitude fainter than previous optical surveys, allow us to constrain the faint part of the luminosity function up to high redshift. A comparison of our data with the 2dF sample at low redshift (1 < z < 2.1) shows that the VDDS data can not be well fitted with the pure luminosity evolution (PLE) models derived by previous optically selected samples. Qualitatively, this appears to be due to the fact that our data suggest the presence of an excess of faint objects at low redshift (1.0 < z < 1.5) with respect to these models. By combining our faint VVDS sample with the large sample of bright AGN extracted from the SDSS DR3 (Richards et al., 2006b) and testing a number of different evolutionary models, we find that the model which better represents the combined luminosity functions, over a wide range of redshift and luminosity, is a luminosity dependent density evolution (LDDE) model, similar to those derived from the major Xsurveys. Such a parameterization allows the redshift of the AGN density peak to change as a function of luminosity, thus fitting the excess of faint AGN that we find at 1.0 < z < 1.5. On the basis of this model we find, for the first time from the analysis of optically selected samples, that the peak of the AGN space density shifts significantly towards lower redshift going to lower luminosity objects. The position of this peak moves from z 2.0 for MB <-26.0 to z 0.65 for -22< MB <-20. This result, already found in a number of X-ray selected samples of AGN, is consistent with a scenario of “AGN cosmic downsizing”, in which the density of more luminous AGN, possibly associated to more massive black holes, peaks earlier in the history of the Universe (i.e. at higher redshift), than that of low luminosity ones, which reaches its maximum later (i.e. at lower redshift). This behavior has since long been claimed to be present in elliptical galaxies and it is not easy to reproduce it in the hierarchical cosmogonic scenario, where more massive Dark Matter Halos (DMH) form on average later by merging of less massive halos.

Analisi e valutazione delle performance acustiche degli aeromobili nella fase di atterraggio

Nella tesi si analizzano le principali fonti del rumore aeronautico, lo stato dell'arte dal punto di vista normativo, tecnologico e procedurale. Si analizza lo stato dell'arte anche riguardo alla classificazione degli aeromobili, proponendo un nuovo indice prestazionale in alternativa a quello indicato dalla metodologia di certificazione (AC36-ICAO) Allo scopo di diminuire l'impatto acustico degli aeromobili in fase di atterraggio, si analizzano col programma INM i benefici di procedure CDA a 3° rispetto alle procedure tradizionali e, di seguito di procedure CDA ad angoli maggiori in termini di riduzione di lunghezza e di area delle isofoniche SEL85, SEL80 e SEL75.

The gaseous environment of radio galaxies: a new perspective from high-resolution x-ray spectroscopy

It is known that massive black holes have a profound effect on the evolution of galaxies, and possibly on their formation by regulating the amount of gas available for the star formation. However, how black hole and galaxies communicate is still an open problem, depending on how much of the energy released interacts with the circumnuclear matter. In the last years, most studies of feedback have primarily focused on AGN jet/cavity systems in the most massive galaxy clusters. This thesis intends to investigate the feedback phenomena in radio--loud AGNs from a different perspective studying isolated radio galaxies, through high-resolution spectroscopy. In particular one NLRG and three BLRG are studied, searching for warm gas, both in emission and absorption, in the soft X-ray band. I show that the soft spectrum of 3C33 originates from gas photoionized by the central engine. I found for the first time WA in 3C382 and 3C390.3. I show that the observed warm emitter/absorbers is not uniform and probably located in the NLR. The detected WA is slow implying a mass outflow rate and kinetic luminosity always well below 1% the L(acc) as well as the P(jet). Finally the radio--loud properties are compared with those of type 1 RQ AGNs. A positive correlation is found between the mass outflow rate/kinetic luminosity, and the radio loudness. This seems to suggest that the presence of a radio source (the jet?) affects the distribution of the absorbing gas. Alternatively, if the gas distribution is similar in Seyferts and radio galaxies, the M(out) vs rl relation could simply indicate a major ejection of matter in the form of wind in powerful radio AGNs.

Accretion disk winds in active galactic nuclei: an X-ray view

This Thesis focuses on the X-ray study of the inner regions of Active Galactic Nuclei, in particular on the formation of high velocity winds by the accretion disk itself. Constraining AGN winds physical parameters is of paramount importance both for understanding the physics of the accretion/ejection flow onto supermassive black holes, and for quantifying the amount of feedback between the SMBH and its environment across the cosmic time. The sources selected for the present study are BAL, mini-BAL, and NAL QSOs, known to host high-velocity winds associated to the AGN nuclear regions. Observationally, a three-fold strategy has been adopted: - substantial samples of distant sources have been analyzed through spectral, photometric, and statistical techniques, to gain insights into their mean properties as a population; - a moderately sized sample of bright sources has been studied through detailed X-ray spectral analysis, to give a first flavor of the general spectral properties of these sources, also from a temporally resolved point of view; - the best nearby candidate has been thoroughly studied using the most sophisticated spectral analysis techniques applied to a large dataset with a high S/N ratio, to understand the details of the physics of its accretion/ejection flow. There are three main channels through which this Thesis has been developed: - [Archival Studies]: the XMM-Newton public archival data has been extensively used to analyze both a large sample of distant BAL QSOs, and several individual bright sources, either BAL, mini-BAL, or NAL QSOs. - [New Observational Campaign]: I proposed and was awarded with new X-ray pointings of the mini-BAL QSOs PG 1126-041 and PG 1351+640 during the XMM-Newton AO-7 and AO-8. These produced the biggest X-ray observational campaign ever made on a mini-BAL QSO (PG 1126-041), including the longest exposure so far. Thanks to the exceptional dataset, a whealth of informations have been obtained on both the intrinsic continuum and on the complex reprocessing media that happen to be in the inner regions of this AGN. Furthermore, the temporally resolved X-ray spectral analysis field has been finally opened for mini-BAL QSOs. - [Theoretical Studies]: some issues about the connection between theories and observations of AGN accretion disk winds have been investigated, through theoretical arguments and synthetic absorption line profiles studies.

Approccio combinato geo-location database e sensing per individuare i livelli di potenza trasmissibili da white space device

La Cognitive Radio è un dispositivo in grado di reagire ai cambiamenti dell’ambiente radio in cui opera, modificando autonomamente e dinamicamente i propri parametri funzionali tra cui la frequenza, la potenza di trasmissione e la modulazione. Il principio di base di questi dispositivi è l’accesso dinamico alle risorse radio potenzialmente non utilizzate, con cui utenti non in possesso di licenze possono sfruttare le frequenze che in un determinato spazio temporale non vengono usate, preoccupandosi di non interferire con gli utenti che hanno privilegi su quella parte di spettro. Devono quindi essere individuati i cosiddetti “spectrum holes” o “white spaces”, parti di spettro assegnate ma non utilizzate, dai quali prendono il nome i dispositivi.Uno dei modi per individuare gli “Spectrum holes” per una Cognitive Radio consiste nel cercare di captare il segnale destinato agli utenti primari; questa tecnica è nota con il nome di Spectrum Sensing e consente di ottenere essenzialmente una misura all’interno del canale considerato al fine di determinare la presenza o meno di un servizio protetto. La tecnica di sensing impiegata da un WSD che opera autonomamente non è però molto efficiente in quanto non garantisce una buona protezione ai ricevitori DTT che usano lo stesso canale sul quale il WSD intende trasmettere.A livello europeo la soluzione che è stata ritenuta più affidabile per evitare le interferenze sui ricevitori DTT è rappresentata dall’uso di un geo-location database che opera in collaborazione con il dispositivo cognitivo.Lo scopo di questa tesi è quello di presentare un algoritmo che permette di combinare i due approcci di geo-location database e Sensing per definire i livelli di potenza trasmissibile da un WSD.

Horizon entropy from scratch

Scopo di questo lavoro di tesi è lo studio di alcune proprietà delle teorie generali della gravità in relazione alla meccanica e la termodinamica dei buchi neri. In particolare, la trattazione che seguirà ha lo scopo di fornire un percorso autoconsistente che conduca alla nozione di entropia di un orizzonte descritta in termini delle carica di Noether associata all'invarianza del funzionale d'azione, che descrive la teoria gravitazionale in considerazione, per trasformazioni di coordinate generali. Si presterà particolare attenzione ad alcune proprietà geometriche della Lagrangiana, proprietà che sono indipendenti dalla particolare forma della teoria che si sta prendendo in considerazione; trattasi cioè non di proprietà dinamiche, legate cioè alla forma delle equazioni del moto del campo gravitazionale, ma piuttosto caratteristiche proprie di qualunque varietà rappresentante uno spaziotempo curvo. Queste caratteristiche fanno sì che ogni teoria generale della gravità possieda alcune grandezze definite localmente sullo spaziotempo, in particolare una corrente di Noether e la carica ad essa associata. La forma esplicita della corrente e della carica dipende invece dalla Lagrangiana che si sceglie di adottare per descrivere il campo gravitazionale. Il lavoro di tesi sarà orientato prima a descrivere come questa corrente di Noether emerge in qualunque teoria della gravità invariante per trasformazioni generali e come essa viene esplicitata nel caso di Lagrangiane particolari, per poi identificare la carica ad essa associata come una grandezza connessa all' entropia di un orizzonte in qualunque teoria generale della gravità.

Cultura materiale ed espansione di Roma: Il caso dell'Ager Gallicus

Lo scritto ha l’obiettivo di definire dinamiche e cronologie di quel complesso processo espansionistico che portò Roma alla conquista dei territori dell’Ager Gallicus, partendo dall’analisi dettagliata della cultura materiale e dei rispettivi contesti di provenienza emersi dalle recenti indagini archeologiche realizzate dal Dipartimento di Storia Culture Civiltà dell’Università degli Studi di Bologna nella città di Senigallia. In armonia con quanto testimoniato dalle sequenze stratigrafiche documentate, si delineano quattro principali fasi di vita dell’abitato: la prima preromana, la seconda riferibile alla prima fase di romanizzazione del sito, la terza inerente allo sviluppo dell’insediamento con la fondazione della colonia romana e l’ultima riferibile all’età repubblicana. Emerge con chiarezza la presenza già dalla fine del IV-inizio III a.C., di un insediamento romano nel territorio della città, sviluppatosi con la fondazione di un’area sacra e la predisposizione di un’area produttiva. La scelta del sito di Sena Gallica fu strategica: un territorio idoneo allo sfruttamento agricolo e utile come testa di ponte per la conquista dei territori del Nord Italia. Inoltre, questo centro aveva già intrecciato rapporti commerciali con gli insediamenti costieri adriatici e mediterranei. La presenza di ceramica di produzione locale, il rinvenimento di elementi distanziatori e le caratteristiche geomorfologiche del sito, fanno ipotizzare la presenza in loco di un’officina ceramica. Ciò risulta di grande importanza dato che tutte le attestazioni ceramiche prodotte localmente e rinvenute nel territorio, fino ad oggi sono attribuite alle officine di Aesis e Ariminum. Dunque Sena Gallica sarebbe stata un centro commerciale e produttivo. La precoce presenza di ceramica a Vernice Nera di tipo romano-laziale prodotte localmente prima dell’istituzione ufficiale della colonia, che permette di ipotizzare uno stanziamento di piccoli gruppi di Romani in territori appena conquistati ma non ancora colonizzati, attestata a Sena Gallica, trova riscontro anche in altri centri adriatici come Ariminum, Aesis, Pisaurum, Suasa e Cattolica.

Teorema del viriale e applicazioni astrofisiche

Il teorema del viriale consiste in una relazione tra energia cinetica e energia potenziale totali di un sistema all'equilibrio. Il concetto di Viriale (dal latino vires, plurale di vis, 'forza') è stato introdotto dal fisico e matematico tedesco Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888) per indicare la quantità N
Fi •xi i=1 che rappresenta la somma, fatta su tutte le N particelle di un sistema, dei prodotti scalari del vettore forza totale agente su ciascuna particella per il vettore posizione della particella stessa, rispetto ad un riferimento inerziale scelto. Tale quantità altro non è che un'energia potenziale. Dire che un sistema di particelle è virializzato equivale a dire che esso è stazionario, cioè all'equilibrio. In questo elaborato sono di nostro interesse sistemi astrofisici gravitazionali, in cui cioè l'energia potenziale sia dovuta solo a campi gravitazionali. Distingueremo innanzitutto sistemi collisionali e non collisionali, introducendo i tempi scala di attraversamento e di rilassamento. Dopo una trattazione teorica del teorema, nell'approssimazione di continuità - per cui sostuiremo alle sommatorie gli integrali - e di non collisionalità, an- dremo a studiarne l'importanza in alcuni sistemi astrofisici: applicazione agli ammassi stellari, alle galassie e agli ammassi di galassie, stima della quantità di materia oscura nei sistemi, instabilità di Jeans in nubi molecolari, rotazione delle galassie ellittiche. Per ragioni di spazio non saranno affrontati altri casi, di cui ne citiamo alcuni: collasso delle stelle, stima della massa dei buchi neri al centro delle galassie, 'mass-to-light ratio' di sistemi sferici. Parleremo in generale di “particelle” costituenti i sistemi per intendere stelle, galassie, particelle di gas a seconda del sistema in esame. Trascureremo in ogni caso le influenze gravitazionali di distribuzioni di densità esterne al sistema.

The Importance of Quality LGBT Representation in Popular Television Shows: Orange Is the New Black and Orphan Black

Il seguente elaborato analizza l'importanza di un'adeguata rappresentazione di personaggi appartenenti allo spettro LGBT all'interno di programmi televisivi nordamericani, in particolare Orange Is The New Black e Orphan Black. Lo scopo della tesi è quello di provare l'importanza della rappresentazione nella costruzione dell'identità personale di ognuno, e nella lotta contro le discriminazioni di genere e orientamento sessuale. Le tesi si apre con un excursus teorico sul termine e il concetto di rappresentazione, soprattutto relativo all'ambito della televisione. Successivamente, vengono analizzati i vari tipi di rappresentazione all'interno nei due programmi televisivi presi in esame. La ricerca si conclude con una valutazione degli effetti e delle reazioni del pubblico a entrambi i telefilm e, infine, con alcune considerazioni personali.