Relatividade geral e aplicações astrofísicas

Nova disciplina de graduação no IAG, prevista para o segundo semestre de 2018.

Objetivos

Juntamente com a teoria quântica, a teoria da relatividade geral (RG)–que completou o seu aniversário de cem anos recentemente–é um dos mais profundos desenvolvimentos na física do século 20 e é de extrema importância para descrever fenômenos astrofísicos. Alguns exemplos particularmente importantes são a dinâmica do sistema solar, buracos negros, ondas gravitacionais e cosmologia. O objetivo deste curso é fazer uma introdução à teoria da relatividade geral de Einstein, com um foco em aplicações astrofísicas. Daremos os rudimentos de relatividade restrita e geral, e apresentaremos soluções importantes da equação de Einstein, como espaços-tempos cujas consequências observacionais serão exploradas no curso através do estudo da dinâmica de partículas e raios de luz. Esta abordagem coloca os estudantes em contato com os fenômenos físicos em espaços-tempos curvos o mais rápido possível.

Programa Resumido

Relatividade restrita e mecânica relativística. Gravidade e geometria. Espaços-tempos curvos. Geodésicas. Geometria no exterior de uma estrela. Testes da RG no sistema solar e além. Buracos negros: teoria e observações. Teoria linearizada e ondas gravitacionais.

Nota: O tópico de cosmologia é tratado em detalhes na disciplina AGA0416—Introdução à Cosmologia—e portanto não é abordado em profundidade neste curso.

Pré-requisitos

Curso introdutório de mecânica clássica (leis de conservação, problema da força central e mecânica Lagrangiana); conceitos importantes de mecânica clássica serão revisados à medida em que forem necessários. Noções básicas de relatividade restrita e álgebra linear serão úteis, mas não obrigatórias.

Bibliografia Básica

  • Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity. Hartle, J. B. 2003, Pearson
  • A First Course in General Relativity. Schutz, B. 2009, Cambridge University Press

Bibliografia Complementar

  • Spacetime and Geometry: An Introduction to General Relativity. Carroll, S. 2004, Pearson
  • Gravitation. Misner, C. W., Thorne, K. S. & Wheeler, J. A. 1973, W. H. Freeman and Co.
  • Problem book in relativity and gravitation. Lightman, A. & Price, R. H. 1975, Princeton University Press
  • Relativity: Special, General and Cosmological. Rindler, W. 2006, Oxford University Press
  • Einstein Gravity in a Nutshell. Zee, A. 2013, Princeton University Press
  • Astrophysics for Physicists. Choudhuri, A. R. 2010, Cambridge University Press

 

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