Modified Gravity and Large Scale Structure Cosmology: a linear and non-linear treatment
Nome: GUILHERME BRANDO DE OLIVEIRA
Data de publicação: 10/06/2022
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| DAVID GRAHAM WANDS | Coorientador |
| FELIPE TOVAR FALCIANO | Presidente |
| JULIO CESAR FABRIS | Examinador Interno |
| LUIS RAUL WEBER ABRAMO | Examinador Externo |
| MIGUEL BOAVISTA QUARTIN | Examinador Externo |
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Resumo: Esta tese consiste num estudo amplo sobre cosmologias al em-CDM, em particular as poss veis consequˆencias de teorias de gravidade escalares-tensoriais na estrutura em grande escala do Uni- verse foram estudadas. Dentro do Modelo Padr ao da Cosmologia, a Relatividade Geral e tomada como a teoria que descreve a gravidade em todas as escalas, fato este que possui suporte em tests Astrof sicos e do Sistema Solar. Entretanto, em escalas cosmol ogicas, testes gravitacionais ainda n ao possuem o mesmo poder de v nculo. Desta maneira, o estudo em teorias alternativas de gravidade, al em da usual motivac ao de explicar problemas conceituais da Constante Cosmol ogica, ainda se faz extremamente necess ario. Para aumentar o poder de precis ao em testes de gravidade em escalas cosmol ogicas, eu desen- volvi ferramentas num ericas baseadas em teoria de perturba c ao cosmol ogica, em ordem linear e n ao-linear, assim como um tratamento n ao-perturbativo usando simula c oes de quasi N-corpos. Eu tamb em exponho diferentes caminhos para testarmos a grande liberdade que temos no espa co de parˆametros introduzidos por teorias de gravidade modificada. De fato, ao trabalharmos com tais modelos, a introdu c ao de parˆametros extra, al em dos seis parˆametros cosmol ogicos do modelo CDM, e inevit avel. Os principais resultados desta tese foram publicados em quatro artigos, citados ao longo do texto, e seus conteu dos foram condensados nos Captulos 3, 4 e 6. No Cap tulo 3, o impacto que teorias de gravidade alternativa possuem em observ aveis cosmol ogicos e discutido. Em particular eu apresento uma an alise, a n vel linear, detalhada do modelo de gravidade No Slip, e como essa teoria impacta a formac ao de estruturas e a propaga c ao da luz. Al em disso, no mesmo cap tulo, eu brevemente discuto como teorias de gravidade primitivas modificam o espectro de potˆencia em largas e pequenas escalas. No Cap tulo 4, eu come co analisando o espectro de potˆencia da mat eria em escalas lineares, es- pecificamente como ele e definido no modelo CDM, e como neutrinos massivos introduzed uma dependˆencia de escala na fun c ao de crescimento. Ap os, eu introduzo a formula c ao do calibre de N-corpos, um sistema de coordenadas espec fico que facilitam a interpretalc ao de simula c oes Newtonianas num contexto relativ stico. Isso e poss vel atrav es da introduc ao, de maneira consis- tente com o tratamento Newtoniano, de esp ecies relativ sticas, como f otons, neutrinos e energia escura. Como os levantamentos cosmol ogicos de est agio-IV v ao o Universo em escalas cada vez maiores; e imperativo que possamos incluir tais esp ecies em nossas an alises, j a que seu efeito em grandes escalas pode ir al em do limite de 1% quando comparadas a um Universo com somente mat eria escura. Ao final do cap tulo eu apresento como podemos combinar gravitação modificada com simulac oes Newtonianas. No Cap tulo 5, eu exponho todo o ferramental matem atico a n vel n ao-linear que eu estudei e desenvolvi ao longo desta tese. E, no Cap tulo 6, eu apresento os resultados de como podemos construir ferramentas r apidas computacionalmente usando todo o ferramental que eu desenvolvi em gravidade modificada, indo de escalas lineartes para n ao-linears. O Cap tulo 7 fecha a preente teste com algumas conclus oes, e trˆes poss veis linhas de pesquisa futuras que eu almejo desenvolverenos próximos anos.
