bachelorThesis
Efectos de entornos plasmáticos en el régimen de lente gravitacional fuerte
Fecha
2022-03Autor
Ulla, Tomás Andrés
Institución
Resumen
El estudio de lentes gravitacionales ha cobrado importancia en los últimos años, en
particular gracias al advenimiento de nuevas tecnologı́as observacionales. Dentro de ellos
se encuentran los radiotelescopios, destinados, entre otras cosas, al estudio de quásares
y púlsares muy distantes. Al utilizar frecuencias bajas, generalmente por debajo de los
400MHz, los entornos plasmáticos contenidos en la lente comienzan a producir efectos
observables. El objetivo de este trabajo es estudiar algunos de estos efectos en el régimen
de lente gravitacional fuerte, usando como fuente lenteada un jet relativista. Realizamos
un primer abordaje utilizando un método numérico exacto de resolución de la ecuación de
lente y de cálculo de curvas crı́ticas, cáusticas, magnificación y time delays. Estudiamos
distintos perfiles gravitatorios y plasmáticos. Notamos que un modelo de plasma no esférico
produce gran riqueza en la lente, pudiendo generar hasta 8 múltiples imágenes de la
fuente. Analizando distintas orientaciones y posiciones del jet observamos que el plasma
influye más en el cociente de magnificaciones que en el time delay, y en este último su
contribución se debe casi en su totalidad al término de Shapiro time delay. Consideramos
luego un método perturbativo, extendiéndolo para el modelado de fuentes extensas y la
inclusión de plasma. Para el perfil más realista, Elipsoide Isotérmico Singular + Plasma
No Esférico, este método logra un error menor al 10% en el régimen de elipticidad <
0,2 y desplazamiento del origen < 80% del radio del anillo de Einstein, generando curvas
crı́ticas comparables a las exactas si el ángulo de orientación de la galaxia está en el rango
de 0 − 80º para un régimen de plasma débil y de 0 − 60º para un régimen de plasma fuerte. Gravitational lensing has become a well-established area of research in recent years,
particularly because of the advent of new observational technologies. Within them are radio
telescopes, intended, among other things, to study very distant quasars and pulsars. By using low frequencies, generally below 400MHz, the plasmatic environments contained in
the lens begin to produce observable effects. The aim of this work is to study some of
these effects in the strong gravitational lensing regime, using a relativistic jet as lensed
source. We carry out a first approach using an exact numerical method for solving the lens
equation and calculating critical curves, caustics, magnification and time delays. We study
different gravitational and plasmatic profiles. We note that a non-spherical plasma model
produces great complexity in the lens, being able to generate up to 8 multiple images of
the source. Studying different orientations and positions of the jet, we observe that the
plasma influences the magnification ratio more than the time delay, and in the latter its
contribution is due almost entirely to the Shapiro time delay term. We then consider a
perturbative method, extending it for the modeling of extended sources and the inclusion
of plasma. For the most realistic profile, Singular Isothermal Ellipsoid + Non-Spherical
Plasma, this method achieves less than 10% error in the regime of ellipticity < 0.2 and
offset from the origin < 80% of the radius of the Einstein ring, generating critical curves
comparable to the exact ones if the orientation angle of the galaxy is in the range of 0−80º
for a weak plasma regime and 0 − 60º for a strong plasma regime.