???item.export.label??? ???item.export.type.endnote??? ???item.export.type.bibtex???

Please use this identifier to cite or link to this item: http://localhost:8080/tede/handle/tede/82
???metadata.dc.type???: Tese
Title: Gravidade Modificada e Cosmologia
???metadata.dc.creator???: SANTOS DA COSTA, SIMONY
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SOUZA DE ALCANIZ, JAILSON
???metadata.dc.description.resumo???: Resumo: Entender a origem da expansão acelerada atual é um dos maiores desafios da cosmologia neste momento. No contexto do modelo cosmológico padrão, essa aceleração é atribuída à energia escura através de um termo de constante cosmológica $\Lambda$. Todavia, desconhecer a natureza dessa componente, assim como a existência de outros problemas em aberto no modelo padrão, desencadeou o interesse por cenários alternativos para explicar o mecanismo por trás da aceleração cósmica. Neste sentido, têm-se utilizado diferentes extensões da Teoria da Relatividade Geral, como a introdução de campos ou dimensões extras ou ainda generalizações do escalar de Ricci, $R$, presente na Lagrangiana de Einstein-Hilbert, por uma função geral $f(R)$. As teorias $f(R)$ constituem uma das principais extensões da Relatividade Geral, mas é comum encontrarmos funções mais gerais de outras quantidades escalares como, por exemplo, o invariante de curvatura de Gauss-Bonnet, $\mathcal{G}$, construído a partir dos tensores de Riemann e Ricci. Todas essas modificações apresentam uma característica em comum de explicar a expansão acelerada sem recorrer à introdução de uma componente exótica de energia. Nesta tese, analisamos a viabilidade dinâmica e observacional de teorias de gravidade $f(R,\mathcal{G})$. Inicialmente, aplicamos a abordagem de sistemas dinâmicos a uma classe de teorias do tipo $f(R,\mathcal{G})=\alpha R^{n}\mathcal{G}^{1-n}$ para estudar sua dinâmica cosmológica. A partir da análise de estabilidade dos pontos fixos, que são soluções de um sistema de equações diferenciais representando a dinâmica de evolução do Universo, mostramos que esta classe de modelos não consegue reproduzir a sequência padrão de eras cosmológicas por não possuir uma era dominada pela matéria. Posteriormente, examinamos as predições teóricas e observacionais da classe de modelos $f(R,\mathcal{G})=\alpha R^{n}\mathcal{G}^{1-n}$ considerando soluções do tipo lei de potência. Para tal, comparamos as predições teóricas com as observações cosmológicas mais recentes, incluindo dados da RCF, de SNe Ia, medidas locais do parâmetro de Hubble e dados da estrutura em grande escala do Universo. Isto foi feito empregando uma análise MCMC afim de vincular os parâmetros cosmológicos associados ao modelo, o que resultou em soluções de aceleração viáveis a partir de termos geométricos, que descrevem os dados observacionais sem incluir energia escura. Todavia, a análise estatística mostrou um forte suporte ao modelo de referência ($\Lambda$CDM), tal que podemos descartar este modelo como um modelo cosmológico viável. Por fim, motivados por resultados recentes que mostram o cenário inflacionário de Starobinsky - $f(R) = R + \alpha R^2$ - como o melhor ajuste aos dados atuais da RCF, exploramos uma extensão deste modelo, baseada na equivalência entre as teorias $f(R)$ e as teorias escalar-tensoriais. Discutimos a dinâmica inflacionária do modelo estendido, assim como investigamos seus aspectos teóricos e predições observacionais. Neste caso, os resultados obtidos não são muito restritivos, pois as predições são muito similares àquelas do modelo $\Lambda$CDM (dentro da região de $95\%$ de confiança). Concluímos, portanto, que é necessária uma análise complementar considerando todo o espaço de parâmetros e utilizando um conjunto maior de dados observacionais.
Abstract: Abstract: Understanding the origin of the current cosmic acceleration is one of the biggest challenges in cosmology nowadays. In the context of the standard cosmological model, this acceleration is assigned to a dark energy through the cosmological constant term $\Lambda$. However, the fact that we do not know the nature of this component, as well as other open issues in the standard model, motivated the interest for alternative scenarios to explain the physics behind the cosmic acceleration. In this sense, it has been proposed several extensions of the General Relativity Theory, such as the introduction of extra fields or extra dimensions or even generalizations of the Ricci scalar, $R$, in the Einstein-Hilbert Lagrangian, by a general function $f(R)$. $f(R)$ theories constitute one of the main extensions of General Relativity, but it is also common to find more general functions involving other scalar quantities like the Gauss-Bonnet invariant curvature, $\mathcal{G}$, built from the Riemann and Ricci tensors. All of these modifications exhibit the common feature of explaining the accelerated expansion without the introduction of an exotic energy component. In this thesis, we analyzed the dynamical and observational viability of $f(R,\mathcal{G})$ gravity theories. First, we perform a dynamical systems analysis for a class of models of type $f(R,\mathcal{G})=\alpha R^{n}\mathcal{G}^{1-n}$ in order to study its cosmological dynamics. From the stability analysis of the fixed points, which are solutions of a system of differential equations representing the dynamical evolution of the Universe, we have shown that this class of theories can not reproduce the sequence of cosmological eras since it does not show a matter dominated epoch. Then, we examined the theoretical predictions of the class of models $f(R,\mathcal{G})=\alpha R^{n}\mathcal{G}^{1-n}$ considering power-law solutions. For that, we compared the theoretical predictions with the recent cosmological observations, including CMB data, SNe Ia data, local measures of the Hubble parameter and large scale structure data. This was done by employing a MCMC analysis in order to constrain the cosmological parameters of the model, which results in new viable accelerated solutions from geometrical terms, that describes well the observational data without consider dark energy. However, the statistical analysis showed strong support in favor of the reference model ($\Lambda$CDM), such that we can discard this model as a cosmologically viable one. Finally, motivated by the recent results showing that the Starobinsky inflationary scenario - $f(R) = R + \alpha R^2$ - is the best fit model to the current CMB data, we explore an extension of this model, based on the equivalence between the $f(R)$ theories and scalar-tensor theories. We discussed the inflationary dynamics of the extended model as well as investigated its theoretical aspects and observational predictions. In this case, the constraints derived are not restrictive because the predictions are very close to that from the $\Lambda$CDM model (inside the $95\%$ confidence region). Therefore, we conclude that it is necessary to perform a complementary analysis considering all the parameter space and using a largest set of observational data.
Keywords: Cosmologia;aceleração cósmica;gravidade modificada;sistemas dinâmicos;inflação primordial.
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA ESTELAR
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Observatorio Nacional
???metadata.dc.publisher.initials???: ON
???metadata.dc.publisher.department???: Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Astronomia
Citation: SANTOS DA COSTA, SIMONY. Gravidade Modificada e Cosmologia. 2019, 140 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia - Observatório Nacional, ON .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/82
Issue Date: 29-Mar-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado PPGA

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Simony Santos da Costa.pdf2.07 MBAdobe PDFDownload/Open Preview


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.