Apresentação
Bem-vindo ao Doutorado em Astrofísica, Cosmologia e Gravitação (PPGCosmo) da Ufes
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No contexto da astrofísica relativística, nosso foco é explorar as propriedades de estrelas compactas, como estrelas de nêutrons e anãs brancas, em cenários de gravidade, rotação e magnetismo extremos. Utilizamos técnicas de ray-tracing em métricas relativísticas para modelar a propagação da luz e da radiação ao redor desses objetos, permitindo a análise detalhada de fenômenos como lentes gravitacionais e a formação de múltiplas imagens. Investigamos também as curvas de luz resultantes da emissão eletromagnética, especialmente em situações moduladas por rotação, acreção de matéria e pulsos térmicos. Com o avanço da sensibilidade dos detectores e a iminente chegada de novos instrumentos para observações eletromagnéticas, ondas gravitacionais e partículas de altíssimas energias, abre-se uma nova era de exploração precisa de anãs brancas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Esta linha de pesquisa se dedica também a investigar questões fundamentais da nova era da astronomia, incluindo a presença de matéria escura em galáxias, utilizando curvas de rotação como principal observável. Analisamos também anomalias em pequenas escalas, como os problemas do cúspide/núcleo, satélites faltantes e “too big to fail”, além de explorar modelos de gravitação modificada, como MOND e TeVeS. Em escalas extragalácticas, estudamos a dinâmica de galáxias em aglomerados e o papel da matéria e energia escuras em estruturas virializadas, desenvolvendo simulações numéricas e semi-analíticas para uma compreensão mais aprofundada desses fenômenos. Com a astronomia multimensageira, avançamos significativamente na compreensão das ondas gravitacionais, de objetos compactos e da física de altas energias. Estrelas compactas se estabelecem como laboratórios ideais para investigar a micro e macrofísica da matéria superdensa. As observações multimensageiras, abrangendo raios-X, gama, rádio, ondas gravitacionais e neutrinos, têm sido essenciais para expandir nosso entendimento sobre a estrutura desses objetos extremos. Desde a descoberta dos pulsares, nossa compreensão desses corpos se aprofundou, embora muitos mistérios ainda persistam. Pulsares continuam sendo fundamentais para estudar física sob condições extremas, caracterizadas por intensa gravidade, altos campos magnéticos e densidades elevadas. Nosso projeto se concentra na investigação da estrutura de estrelas compactas, analisando os efeitos de campos magnéticos intensos, alta rotação, acreção de matéria e contrapartidas eletromagnéticas de eventos de ondas gravitacionais. Nosso objetivo é melhorar a compreensão da fenomenologia observada e dos mecanismos teóricos que sustentam esses fenômenos extremos.
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Nesta linha de pesquisa abordamos os problemas da matéria escura e da energia escura, investigando modelos de gravitação modificada, modelos com campos escalares não canônicos, modelos de contra-reação, modelos de interação no setor escuro e modelos de matéria/energia escuras unificadas. Procuramos assinaturas típicas para cada classe desses modelos e tentamos discriminá-los através do uso dos dados observacionais. Espera-se obter evidências mais robustas sobre a natureza da matéria e energia escuras. Os testes de modelos cosmológicos teóricos utilizando os diferentes dados observacionais disponíveis contemplam a CMB, a correlação das estruturas em grande escala, o lenteamento fraco e correlações entre estes observáveis. A análise de teorias modificadas da gravitação contempla a gravitação de Horndenski, teorias f(R), teorias não-conservativas e modelos de gravitação com torção e de Weyl. Nesta linha de pesquisa também nos ocupamos da Inflação cosmológica e de suas assinaturas observacionais na CMB. Em particular, investigamos extensões do modelo de Starobinsky e do alpha-attractors de Linde. Além de modelos de inflação, nos interessamos também por cenários em que não há uma singularidade (Big-Bang), mas sim um ricochete (bouncing universe). Neste caso, focamos nas predições sobre os espectros escalar e tensorial, não gaussianidades e suas marcas na radiação cósmica de fundo, bem como na produção de partículas e campos magnéticos primordiais no ricochete.
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Esta linha abrange a pesquisa em relatividade geral, extensões de relatividade geral e efeitos quânticos em gravitação. Dentre as extensões de relatividade geral de interesse, encontram-se teorias escalar-tensorial, teorias que violam a conservação usual do tensor energia-momento, gravitação unimodular, e outras abordagens mais complexas. A pesquisa em efeitos quânticos em gravitação é motivada por teoria quântica de campos em espaços curvos, gravitação quântica, ou diferentes interpretações para a mecânica quântica. Os desenvolvimentos considerados são desde mais teóricos, centrados nos fundamentos e buscas por novas soluções, até testes usando expansões pós-Newtonianas no sistema solar ou fora dele, ondas gravitacionais e dados observacionais de estrelas de nêutrons e buracos negros. Ressalta-se também a participação ativa nas colaborações internacionais de ondas gravitacionais, em especial Ligo-Virgo-Kagra e Einstein Telescope.
Este programa de doutorado internacional em Astrofísica, Cosmologia e Gravitação (PPGCosmo) tem como objetivo oferecer aos estudantes de doutorado a oportunidade de desenvolver uma carreira científica de sucesso no cenário internacional.
Os tópicos de pesquisa abrangem aspectos teóricos e observacionais de Astrofísica, Cosmologia e Gravitação, incluindo a participação em colaborações internacionais como LIGO, VIRGO, Einstein Telescope, J-PAS, Euclid, LSST, Pierre Auger Observatory, SWGO e CTA. Mais informações estão disponíveis aqui.
O PPGCosmo é o primeiro programa de doutorado em Física a receber da agência brasileira CAPES a nota inicial de 5.
O programa tem sua sede em Vitória-ES, oferecendo o curso de Doutorado em Astrofísica e Cosmologia e Gravitação desde 2016 e mantém um perfil de qualificação acadêmica atestado pela CAPES, tendo recebido conceito 5 na última avaliação.
O programa já formou 15 doutores e conta com 27 alunos regularmente matriculados, todos no doutorado.
