O que acontece quando uma nova Activity é chamada? A memória da antiga é liberada?

Uma nova instância de Activity é criada, os seus métodos do ciclo de vida são chamados: onCreate(), onStart(), onResume().

A memória da antiga Activity não é libertada imediatamente. Ela passa para o estado Stopped (onPause(), onStop()) e permanece na memória até que o sistema decida descarregá-la, se for necessário espaço para outros componentes ou se o utilizador fechar explicitamente a aplicação.