Gravidade Modificada e Cosmologia Estrutural em Grande Escala: um tratamento linear e não linear
Nome: GUILHERME BRANDO DE OLIVEIRA
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 10/06/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
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| FELIPE TOVAR FALCIANO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
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| VIVIAN MIRANDA | Examinador Externo |
| SERGEY SUSHKOV | Examinador Externo |
| SAULO CARNEIRO DE SOUZA SILVA | Suplente Interno |
| MIGUEL BOAVISTA QUARTIN | Examinador Externo |
| LUIS RAUL WEBER ABRAMO | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Esta tese consiste num estudo amplo sobre cosmologias além-ΛCDM, em particular as possı́veis consequências de teorias de gravidade escalares-tensoriais na estrutura em grande escala do Universo foram estudadas. Dentro do Modelo Padrão da Cosmologia, a Relatividade Geral é tomada
como a teoria que descreve a gravidade em todas as escalas, fato este que possui suporte em tests Astrofı́sicos e do Sistema Solar. Entretanto, em escalas cosmológicas, testes gravitacionais ainda não possuem o mesmo poder de vı́nculo. Desta maneira, o estudo em teorias alternativas de gravidade, além da usual motivação de explicar problemas conceituais da Constante Cosmológica, ainda se faz extremamente necessário.
Para aumentar o poder de precisão em testes de gravidade em escalas cosmológicas, eu desenvolvi ferramentas numéricas baseadas em teoria de perturbação cosmológica, em ordem linear e não-linear, assim como um tratamento não-perturbativo usando simulações de quasi N-corpos.
Eu também exponho diferentes caminhos para testarmos a grande liberdade que temos no espaço de parâmetros introduzidos por teorias de gravidade modificada. De fato, ao trabalharmos com tais modelos, a introdução de parâmetros extra, além dos seis parâmetros cosmológicos do modelo ΛCDM, é inevitável.
Os principais resultados desta tese foram publicados em quatro artigos, citados ao longo do texto, e seus conteúdos foram condensados nos Captulos 3, 4 e 6. No Capı́tulo 3, o impacto que teorias de gravidade alternativa possuem em observáveis cosmológicos é discutido. Em particular eu apresento uma análise, a nível linear, detalhada do modelo de gravidade No Slip, e como essa teoria impacta a formação de estruturas e a propagação da luz. Além disso, no mesmo capı́tulo,
eu brevemente discuto como teorias de gravidade primitivas modificam o espectro de potência em largas e pequenas escalas.
No Capı́tulo 4, eu começo analisando o espectro de potência da matéria em escalas lineares, especificamente como ele é definido no modelo ΛCDM, e como neutrinos massivos introduzed uma dependência de escala na função de crescimento. Após, eu introduzo a formulação do calibre de N-corpos, um sistema de coordenadas especı́fico que facilitam a interpretalção de simulações Newtonianas num contexto relativı́stico. Isso é possı́vel através da introdução, de maneira consistente com o tratamento Newtoniano, de espécies relativı́sticas, como fótons, neutrinos e energia escura. Como os levantamentos cosmológicos de estágio-IV vão o Universo em escalas cada vez maiores; é imperativo que possamos incluir tais espécies em nossas análises, já que seu efeito em grandes escalas pode ir além do limite de 1% quando comparadas a um Universo com somente matéria escura. Ao final do capı́tulo eu apresento como podemos combinar gravitação modificada com simulações Newtonianas.
No Capı́tulo 5, eu exponho todo o ferramental matemático a nı́vel não-linear que eu estudei e desenvolvi ao longo desta tese. E, no Capı́tulo 6, eu apresento os resultados de como podemos construir ferramentas rápidas computacionalmente usando todo o ferramental que eu desenvolvi em gravidade modificada, indo de escalas lineartes para não-linears. O Capı́tulo 7 fecha o presente teste com algumas conclusões, e três possı́veis linhas de pesquisa futuras que eu almejo desenvolver nos próximos anos.
