Amplitudes Clássicas em Física de Ondas Gravitacionais
Ondas gravitacionais. Teoria de campos efetiva. Aproximação pós-newtoniana. Efeitos de
reação à radiação. Amplitudes de espalhamento.
Resumo: As recentes detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias pelos interferômetros LIGO e Virgo não
apenas deram origem a uma nova janela de observação para o Universo, mas também reviveram o interesse pelo problema de
dois corpos relativı́stico. Nesta tese, após apresentar a teoria geral das ondas gravitacionais, revisaremos a abordagem de teoria
de campos efetiva dentro da chamada Relatividade Geral Não-Relativı́stica. Nessa construção, as diferentes escalas envolvidas
no problema definem diferentes regiões da dinâmica, com escalas curtas descrevendo a interação conservativa entre os dois
corpos e escalas de longa distância descrevendo os processos de ondas gravitacionais. Em ordens superiores, no entanto,
modos radiativos começam a afetar a dinâmica conservativa do sistema por meio do chamado efeito de cauda.
Em seguida, estudaremos as amplitudes de emissão para a classe de processos não lineares das caudas, que são processos de
ordem G_N^2 , e representam o efeito de espalhamento da radiação gravitacional na curvatura de fundo estática, incluindo não
apenas caudas de massa, mas também as caudas “falhas” devido ao momento angular da fonte. Como mostrado originalmente
em nosso trabalho, algumas dessas amplitudes apresentam anomalias, que são então corretamente compreendidas e corrigidas
com ferramentas de teoria de campos que tem contra-parte direta em métodos tradicionais. Também investigaremos a relação
entre diagramas de emissão e de autoenergia e, em particular, mostraremos que correções aos diagramas anômalos de
autoenergia são necessárias para contabilizar corretamente os termos conservativos que surgem de processos radiativos. A
partir disso, obteremos a contribuição correta para o termo conservativo a 5PN provindo da cauda falha de momento angular
do quadrupolo elétrico, corrigindo resultados anteriores da literatura. Além disso, também calcularemos pela primeira vez as
contribuições conservativas da cauda falha de momento angular para momentos de multipolo arbitrários.
Posteriormente, exploraremos a extensão natural de ordem superior (ordem G_N^3) das caudas de massa, chamadas caudas de
caudas, para multipolos elétricos e magnéticos genéricos. Conforme veremos, encontraremos divergências de longa e curta
distância, que são então corretamente compreendidas e tratadas por meio de técnicas padrões de renormalização. Nesse caso,
somos capazes de ressomar as contribuições logarı́tmicas por meio da integração da equação do grupo de renormalização.
Desta forma, nesta tese, temos extendido a expansão perturbative pós-newtoniana na região de processos particularmente
difı́ceis envolvendo a mistura de modos radiativos e potenciais.