Modelos cosmológicos para o universo atual e primordial

Abstract

Resumo: Neste trabalho, investigamos modelos cosmológicos gerais em que os campos de energia e matéria escuras são analisados em um âmbito mais fundamental. A Teoria da Relatividade Geral e as teorias de gravitação generalizadas são consideradas. Estudamos interações no setor escuro e entre o setor escuro e o campo gravitacional, analisando a sua viabilidade. Nos primeiros três modelos estudados, as possíveis formas para as funções indefinidas nas ações gerais são determinadas a partir da técnica da simetria de Noether. Usando as propriedades de simetria, resolvemos as equações de campo e os cenários resultantes são analisados pelo confronto das curvas teóricas com os dados da astronomia observacional. No quarto modelo, estudamos as generalizações geométricas da Relatividade Geral, cuja aplicação se dá 'a investigação dos campos de matéria e energia escuras como sendo efeitos geométricos efetivos. Tentativas de solução das equações de campo generalizadas são feitas para correções de primeira ordem com relação 'a gravitação einsteiniana. A última investigação deste trabalho versa sobre perturbações cosmológicas no Universo primordial. O modelo inflacionário considerado é do tipo lei de potência, cujo inflaton é um campo escalar não canônico. Seus respectivos espectros de potência são calculados para a verificação de sua viabilidade.

Abstract: In this work, we investigate general cosmological models in which the dark matter and energy fields are analyzed in a more fundamental scope. The General Theory of Relativity and generalized gravitational theories are considered. We study the interactions in the dark sector and between it and the gravitational field, analyzing their viability. In the first three models, the possible forms for the undefined functions in the general actions are determined from the Noether symmetry technique. Using the symmetry properties, we solve the field equations and the resulting scenarios are analyzed through the comparison of the theoretical curves with the data from the observational astronomy. In the fourth model, we study the geometrical generalizations of the General Relativity, whose application is to investigate the dark matter and energy fields as being effective geometrical effects. Attempts for solutions of the generalized field equations are done to first order corrections with respect to the Einsteinian gravitation. The last investigation of this work runs upon cosmological perturbations in the primordial Universe. The considered inflationary model is the power-law-type one, whose inflaton is a non-canonical scalar field. Its respective power spectrums are calculated for the verification of its viability.