Simulações GRMHD e GRRT de Acreção de Buracos Negros: Explosões, Precessão e Espaços-Tempos Complexos

Esta dissertação investiga as assinaturas eletromagnéticas de buracos negros supermassivos em acreção, utilizando simulações magnetohidrodinâmicas relativísticas gerais (GRMHD) e cálculos de transferência radiativa covariantes (GRRT). O trabalho desenvolve uma estrutura numérica unificada para modelar a acreção de buracos negros, o lançamento de jatos, a atividade de *flares* e a variabilidade multibanda em espaços-tempos de Kerr, não-Kerr e em sistemas de buracos negros binários. Essa abordagem abrangente permite uma análise detalhada dos fenômenos astrofísicos complexos associados a esses objetos compactos.

No contexto de buracos negros de Kerr isolados, a pesquisa explora como a geometria do campo magnético influencia a dinâmica de acreção e a emissão transitória. Configurações magnéticas de múltiplos *loops* geram naturalmente eventos de reconexão e estruturas de corda de fluxo, que podem alimentar explosões na faixa do infravermelho próximo em Sagitário A*. A emissão observada é explicada pela profundidade óptica em evolução do plasma em expansão, um fator crucial para compreender a luminosidade variável desses sistemas.

Adicionalmente, o estudo demonstra que, em discos inclinados magneticamente aprisionados, os torques magnéticos são capazes de impulsionar o disco retrógrado e a precessão do jato. Este mecanismo oferece uma explicação para a dinâmica complexa observada em alguns sistemas de buracos negros, onde a orientação do disco e do jato pode variar ao longo do tempo.

A metodologia desenvolvida é então aplicada a espaços-tempos mais complexos, como os de buracos negros quânticos regulares. Simulações de acreção nesses cenários revelam que as correções da gravidade quântica podem alterar significativamente o tamanho do anel de fótons, a estrutura de polarização e a potência do jato. Tais modificações podem levar a restrições observacionais importantes, especialmente com base nos dados coletados pelo Event Horizon Telescope, fornecendo *insights* sobre a natureza da gravidade em escalas quânticas.

Por fim, a investigação se estende a simulações de buracos negros binários supermassivos em espaços-tempos dependentes do tempo. Esses modelos elucidam como a autolente gravitacional, a atividade de choque e o acoplamento spin-órbita influenciam as curvas de luz em múltiplos comprimentos de onda e a precessão do jato. A compreensão desses fenômenos é vital para interpretar as observações de sistemas binários e suas emissões características.

Em conjunto, os resultados desta dissertação estabelecem uma conexão robusta entre a dinâmica relativística do plasma e as observações atuais e futuras de diversos sistemas de buracos negros. Este trabalho contribui significativamente para o avanço do nosso conhecimento sobre a física de buracos negros e seus ambientes extremos.