Propomos um modelo fenomenológico unificado para matéria escura e energia escura, baseado em uma equação de estado com parâmetro w escrito em termos de arco-tangente. Os parâmetros livres do modelo são três constantes: Ωb0, α e β. O parâmetro α dita a taxa de transição entre o período de domínio da matéria e o período de expansão acelerada. A razão β/ α fornece o redshift de equivalência entre os dois regimes. Os parâmetros cosmológicos são fixados pelos dados observacionais de nucleossíntese primordial, supernovas do tipo Ia, explosões de raios gama, oscilações acústicas de bárions e medição do parâmetro de Hubble. Os vários conjuntos de dados são usados em diferentes combinações para ajustar os parâmetros cosmológicos via análise estatística. O Modelo Unificado é comparado ao modelo ΛCDM e suas diferenças são enfatizadas. A análise realizada em background parece indicar que o Modelo Unificado dinâmico é ligeiramente preferível em detrimento do modelo ΛCDM. No entanto, através do desenvolvimento da teoria de perturbação para o nosso Modelo Unificado, concluímos que ele é incapaz de produzir o power spectrum atual das flutuações de densidade. Esta é uma desvantagem possivelmente fatal do nosso modelo, pelo menos na parametrização de w utilizada. / We propose a phenomenological unified model for dark matter and dark energy based on an equation of state parameter w that scales with the arc tangent of the redshift. The free parameters of the model are three constants: Ωb0, α and β. Parameter α dictates the transition rate between the matter dominated era and the accelerated expansion period. The ratio β/α gives the redshift of the equivalence between both regimes. Cosmological parameters are fixed by observational data from Primordial Nucleosynthesis, Supernovae of the type Ia, Gamma-Ray Bursts and Baryon Acoustic Oscillations. The various sets of data are used in different combinations to constraint the parameters through statistical analysis. The unified model is compared to the ΛCDM model and their differences are emphasized. The analysis performed on the background seems to indicate that our dynamical unified model is slightly preferable to the concordance ΛCDM model. However, by developing the perturbation theory for our unified model, we conclude that it is unable to produce the power spectrum of density fluctuation observed today. This is a possibly fatal drawback of our model, at least in the parameterization of w. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JULIANO.pdf: 763669 bytes, checksum: 11338cd37be8259b36f7d082711b3ff7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Uma caracterização bem elaborada das massas das galáxias é de fundamental importância para entendermos a formação e a evolução das galáxias, assim como o Universo. A velocidade circular das galáxias espirais é utilizada para estimar a massa das galáxias. Os dados observacionais das curvas de rotação mostram que as velocidades circulares permanecem praticamente constantes, mesmo a grandes distâncias do centro galáctico onde a influência da matéria luminosa é muito atenuada. Com essa constatação observacional, origina-se um dos problemas mais controvertidos das astrofísicas galáctica e extra-galáctica: o que causaria esse fenômeno. Alguns pesquisadores tentam solucionar o problema da planitude das curvas de rotação adicionando uma componente extra de matéria, a matéria escura; outros pesquisadores propõem uma correção no potencial gravitacional Newtoniano. Apresentamos neste trabalho, uma correção logarítmica no potencial gravitacional Newtoniano como uma alternativa de explicação do problema da planitude das curvas de rotação, sem a necessidade de acrescentar matéria escura. Além disso, a estrutura logarítmica da correção abre possibilidade de conexão com a teoria de cordas cósmicas. Apesar de utilizarmos uma distribuição simplificada de massa - tipo disco, os resultados analíticos obtidos no presente trabalho mostram uma excelente concordância com os dados observacionais das curvas de rotação da maioria das galáxias LSB analisadas. Esses resultados nos incentivam a investir na sofisticação do modelo. / A well elaborated characterization of the masses of the galaxies is of basic importance to understand the formation and the evolution of the galaxies, as well as the Universe. The circular speed of the spiral galaxies is used to estimate the mass of the galaxies. The observacional data of the rotation curves exactly show that the circular speeds practically remain constant at large distances of the galactic center, where the influence of the luminous mass is very attenuated. With this observacional evidence, of originates one of the controvertial problems of astrophysics galactic and the extra-galactic: what it could cause this phenomenon? Some researchers try to solve the problem of the flattenning of the rotation curves adding one extra component of mass, the dark matter; other researchers consider a correction in the Newtonian gravitational potential. We present in this work, a logarithmic correction in the Newtonian gravitational potential as an alternative for the explanation of the problem of the flattenning of the rotation curves without the necessity to add dark matter. Moreover, the logarithmic structure of the correction opens possibility of connection with the theory of cosmic strings. Although the use of a simplified disk mass distribution, the obtained analytical results in the present work show to an excellent agreement with the observational data of the curves of rotation of the majority of analyzed galaxies LSB. These results stimulate to invest in the sophistication of the model.

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-15. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:26Z : No. of bitstreams: 1 000864586.pdf: 3318763 bytes, checksum: 1aae1966dc41e12f7687a6926775e1d9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho estudaremos a dinâmica de rotação de exoplanetas perturbados pela presença de um terceiro corpo. Será dada ênfase em aplicações a exoplanetas com parâmetros físicos (e.g. raio e massa) compatíveis com uma constituição do tipo terrestre (e.g. rochosos). Numa primeira etapa a rotação do exoplaneta é perturbada apenas pelo torque da estrela central. Em seguida, o modelo é estendido para incluir a influência gravitacional de um companheiro. Exploraremos numericamente os problemas utilizando as técnicas de superfície de seção, a análise espectral e mapas dinâmicos para diferentes condições iniciais. Mostramos que, dependendo das condições iniciais e parâmetros do sistema planetário, a rotação do planeta pode ser irregular devido à perturbação do terceiro corpo. Em particular, a Super-Terra Kepler-11b pode ter seu regime de rotação na ressonância spin-órbita 1 : 1, estável no domínio no problema de dois corpos, altamente perturbada pelo planeta Kepler-11c devido à configuração orbital de ambos estarem relacionadas com uma ressonância 5 : 4 de movimentos médios. Também faremos uma introdução ao estudo dos efeitos dissipativos na rotação de exoplanetas induzidos por maré para os planetas Kepler-10b e Corot-7b. E por fim calcularemos a probabilidade de captura na ressonância spin-órbita 3 : 2 para o planeta Mercúrio / In this work we study the dynamics rotation of exoplanets disturbed by a third body. Emphasis will be placed on exoplanets with physical parameters (e.g. radius and mass) consistent with Earth's. In the first step the rotation of the exoplanet is disturbed only by the torque of the central star. Then the model is extended to include the gravitational influence of a companion. We numerically explore the problem using surface of sections, spectral analysis and dynamic maps for several initial conditions. We show that, depending on the initial conditions and parameters of the planetary system, the planet's rotation can be irregular due to the disturbance of the third body. In particular, the Super-Earth Kepler-11b can have its rotation in 1 : 1 spin-orbit resonance, stable in the problem of two bodies, highly disturbed by the planet Kepler- 11c due to orbital configuration close to the 5 : 4 mean motion resonance. We will also show an introduction of dissipative effects in the exoplanet's rotation induced by tides, applied to the planets Kepler-10b and Corot-7b. Finally we calculate the capture probability in the spin-orbit resonance 3 : 2 to Mercury / FAPESP: 2012/21611-5 / FAPESP: 2014/11163-0

Orientador: Camil Gemael / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a apresentação do desenvolvimento de algumas fórmulas para a solução do problema geodésico inverso utilizando a representação esférica do elipsoide de revolução. Em primeiro lugar é efetuado um estudo sistemático e pormenorizado do elipsoide de revolução focalizando os seus elementos e as propriedades que eles possuem entre si; dando sequência são apresentadas a linha geodésica no elipsoide de revolução e suas particularidades; a expressão diferencial da diferença de longitude de dois pontos sobre o elipsoide de revolução; a solução algébrica do problema geodésico inverso e finalmente a solução numérica do mesmo. / Abstract: The gpal of this paper is the presentation of the development of some formulae for the solution of the inverse geodetic problem, by means of the spheric representation of the ellipsoid of revolution. First of all, a systematic and detailed stud/ of the ellipsoid of revolution is done, emphasizing its elements, and the properties which they have among,themselves. Then, facts coming successively, are presented: the geodetic line on the ellipsoid of revolution and its particularities ; the differential expression of the longitude difference of two points on the ellipsoid of revolution; the algebraical solution of the invers. geodetic problem and finally its numerical solution.

Orientador: José Geraldo Pereira / Banca: Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Gilberto Medeiros Kremer / Banca: Davi Cabral Rodrigues / Banca: Roldão da Rocha Júnior / Abstract: Due to the existence of an invariant length at the Planck scale, Einstein special relativity breaks down at that scale. A possible solution to this problem is arguably to replace the Poincare-invariant Einstein special relativity by a de Sitter invariant special relativity. Such replacement produces concomitant changes in all relativistic theories, including of course general relativity, which changes to what is called de Sitter modified general relativity, whose gravitational field equation is the de Sitter modified Einstein equation. A crucial property of this theory is that both the background de Sitter curvature and the gravitational dynamical curvature turns out to be included in the same curvature tensor. This means that the cosmological term Λ no longer explicitly appears in Einstein equation, and is consequently not restricted to be constant. In the first part of the thesis, a new definition for black hole entropy is defined. This new notion of entropy is strongly attached to the local symmetry, given the fact to be composed of two parts: the usual translational-related entropy plus an additional piece related to the proper conformal transformation. Also, it is obtained the de Sitter modified Schwarzschild solution, and using this solution we explore the consequences for the definition of entropy, as well as for the thermodynamics of the Schwarzschild-de Sitter system. In the second part the Newtonian limit of the de Sitter modified Einstein equation is obtained, and ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Resumo: Devido a existência de um comprimento invariante na escala de Planck, a relatividade especial de Einstein deixa de ser valida naquela escala. Uma solução possível para esse problema é trocar a relatividade especial de Einstein, a qual tem o grupo de Poincaré como grupo de simetria, por uma relatividade especial invariante sob o grupo de de Sitter. Essa troca ira produzir mudanças concomitantes em todas as teorias relativísticas, incluindo naturalmente a teoria da relatividade geral. Essa teoria da origem ao que denominamos de Sitter modified general relativity, cuja equação para o campo gravitacional foi chamada de de Sitter modified Einstein equation. Uma propriedade crucial dessa teoria é que tanto a curvatura de fundo de de Sitter como a curvatura dinâmica da gravitação estão ambas incluídas no mesmo tensor de curvatura. Isso significa que o termo cosmológico não aparece explicitamente na equação de Einstein, e consequentemente não é restrito a ser uma constante. Trabalhando no contexto da de Sitter modified general relativity, na primeira parte da tese, uma nova definição de entropia para buraco negro é definido. Esta nova noção de entropia está fortemente ligado à simetria local, dado o fato de ser composto por duas partes: uma associada as translação e uma parte adicional relacionada com a transformação conformal. Assim mesmo, nós obtemos a solução de Schwarzschild modificada por de Sitter. Usando essa solução exploramos as consequências para a definição de entropia, bem como para a termodinâmica do sistema de Schwarzschild-de Sitter. Na segunda parte da tese obtemos o limite Newtoniano da de Sitter modified Einstein equation, e usamos as correspondentes equações de Friedmann Newtonianas para estudar o problema da energia escura. Mostramos que essas equações fornecem uma solução ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-13T13:52:01Z No. of bitstreams: 1 DissPJMS.pdf: 5807003 bytes, checksum: 4af980aa5dcb7d4d05fccb307a9dc9b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T18:50:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPJMS.pdf: 5807003 bytes, checksum: 4af980aa5dcb7d4d05fccb307a9dc9b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T18:50:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPJMS.pdf: 5807003 bytes, checksum: 4af980aa5dcb7d4d05fccb307a9dc9b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T18:50:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPJMS.pdf: 5807003 bytes, checksum: 4af980aa5dcb7d4d05fccb307a9dc9b0 (MD5) Previous issue date: 2014-09-30 / Não recebi financiamento / The knowledge of the high school students on the various topics of Astronomy today is worse than expected. This study aims to investigate the current level of knowledge in Astronomy of high school students from a public school in the city of Pirassununga, São Paulo, and create an alternative learning situation to contribute to this learning. The choosen tool was the ludic activity titled Através do Cosmos. The challenge is to create a profitable and fun activity by instigating students to solve problems and act socially. To this didactic sequence, a diagnosis questionnaire was initially applied to ascertain the students' prior knowledge. Next, the students were subjected to a cycle of lectures, finished with another questionnaire. Finally the ludic activity was applied in groups of three or four students. After the cycle of games, an assessment which was asked the students' opinions regarding the activity was performed. The results showed that, due to some difficulties during the process, the knowledge acquired by them was less than expected, but the ludic activity was a success among students and showed that it has potential for future applications and enhancements. / O conhecimento dos alunos do Ensino Médio sobre os diversos tópicos da Astronomia atualmente está muito aquém do esperado. O presente trabalho tem por objetivo investigar o nível atual do conhecimento em Astronomia dos alunos do Ensino Médio de uma das escolas públicas da cidade de Pirassununga, interior de São Paulo e criar uma situação de aprendizagem alternativa para colaborar com esse aprendizado. A ferramenta escolhida foi a atividade lúdica intitulada Através do Cosmos. O desafio está em criar uma atividade proveitosa e divertida, instigando os alunos a solucionar problemas e agir socialmente. Para esta sequencia didática, inicialmente foi aplicado um questionário diagnóstico para averiguar o conhecimento prévio dos alunos. A seguir, os alunos foram submetidos a um ciclo de aulas teóricas, finalizada com outro questionário. Finalmente a atividade lúdica foi aplicada em grupos de três ou quatro alunos. Após o ciclo de jogos, foi realizada uma avaliação onde era cobrada a opinião dos alunos em relação à atividade. Os resultados mostraram que, devido a algumas dificuldades durante o processo, o conhecimento adquirido por eles estava aquém do esperado, porém a atividade lúdica foi um sucesso entre os estudantes e que ela tem potencial para futuras aplicações e aprimoramentos.

Orientador: Nelson Callegari Junior / Banca: Tatiana Alexandrovna Michtchenko / Banca: Maria Helena Moreira Morais / Resumo: Neste trabalho estudaremos a dinâmica de rotação de exoplanetas perturbados pela presença de um terceiro corpo. Será dada ênfase em aplicações a exoplanetas com parâmetros físicos (e.g. raio e massa) compatíveis com uma constituição do tipo terrestre (e.g. rochosos). Numa primeira etapa a rotação do exoplaneta é perturbada apenas pelo torque da estrela central. Em seguida, o modelo é estendido para incluir a influência gravitacional de um companheiro. Exploraremos numericamente os problemas utilizando as técnicas de superfície de seção, a análise espectral e mapas dinâmicos para diferentes condições iniciais. Mostramos que, dependendo das condições iniciais e parâmetros do sistema planetário, a rotação do planeta pode ser irregular devido à perturbação do terceiro corpo. Em particular, a Super-Terra Kepler-11b pode ter seu regime de rotação na ressonância spin-órbita 1 : 1, estável no domínio no problema de dois corpos, altamente perturbada pelo planeta Kepler-11c devido à configuração orbital de ambos estarem relacionadas com uma ressonância 5 : 4 de movimentos médios. Também faremos uma introdução ao estudo dos efeitos dissipativos na rotação de exoplanetas induzidos por maré para os planetas Kepler-10b e Corot-7b. E por fim calcularemos a probabilidade de captura na ressonância spin-órbita 3 : 2 para o planeta Mercúrio / Abstract: In this work we study the dynamics rotation of exoplanets disturbed by a third body. Emphasis will be placed on exoplanets with physical parameters (e.g. radius and mass) consistent with Earth's. In the first step the rotation of the exoplanet is disturbed only by the torque of the central star. Then the model is extended to include the gravitational influence of a companion. We numerically explore the problem using surface of sections, spectral analysis and dynamic maps for several initial conditions. We show that, depending on the initial conditions and parameters of the planetary system, the planet's rotation can be irregular due to the disturbance of the third body. In particular, the Super-Earth Kepler-11b can have its rotation in 1 : 1 spin-orbit resonance, stable in the problem of two bodies, highly disturbed by the planet Kepler- 11c due to orbital configuration close to the 5 : 4 mean motion resonance. We will also show an introduction of dissipative effects in the exoplanet's rotation induced by tides, applied to the planets Kepler-10b and Corot-7b. Finally we calculate the capture probability in the spin-orbit resonance 3 : 2 to Mercury / Mestre

Orientador: Rogério Rosenfeld / Coorientador: Fernando Saliby de Simoni / Banca: Júlio César Fabris / Banca: Ioav Waga / Banca: Marcos Vinicius Borges Teixeira Lima / Banca: Jospe Geraldo Pereira / Resumo: Nesta tese estudamos previsões sobre os erros nos parâmetros cosmológicos usando a forma integral da função de correlação angular de dois pontos em diferentes cenários para o projeto Dark Energy Survey. O modelo adotado tem 26 parâmetros e inclui efeitos de distorção no redshift, erros gaussianos de redshift fotométrico, viés da distribuição de galáxias e matéria escura e não-linearidade no espectro de potência. A matriz de Fisher foi construída usando a matriz de covariância considerando a correlação entre diferentes faixas de redshift. Mostramos que, sobre alguma hipóteses, o Dark Energy Survey será capaz de vincular o parâmetro da equação de estado de energia escura w e o parâmetro da densidade de matéria escura fria 'Ω IND cdm' com incerteza de 21% e 13% respectivamente. Quando combinamos informações de outras observações a precisão na determinação destes parâmetros aumenta para 11% e 4% respectivamente / Abstract: In this thesis, we study forecasts of cosmological parameters from the upcoming Dark Energy Survey project obtained using the full shape 2-point angular correlation function in different scenarios. The angular correlation function model adopted has 26 parameters and includes the effects of linear redshift space distortion, photometric redshift gaussian errors, galaxy bias and non-linearities in the power spectrum. The Fisher information matrix is constructed with the full covariance matrix, which takes into account the correlation between nearby redshift shells arising from the photometric redshift error. We show that under some resonable assumptions the Dark Energy Survey should be able to constrain the dark energy equation of estate parameter w and the cold dark matter density 'Ω IND cdm' with a precision of the order of 21% and 13% respectively from the full shape of the angular correlation function alone. When combined with priors from other observations the precision in the determination of these parameters increase to 11% and 4% respectively / Doutor

Nosso trabalho consiste no desenvolvimento e aplicação de um curso de astronomia como parte de um curso de formação de professores de séries iniciais, em nível médio. Nosso foco principal é a abordagem de conceitos e fenômenos relacionados à Terra como corpo cósmico (forma, campo gravitacional, movimentos e fenômenos astronômicos simples). Estudos indicam que há uma conexão entre os modelos mentais dos estudantes quanto à forma da Terra e sua gravidade e que estes conceitos, por sua vez, estão conectados às explicações dadas para outros fenômenos astronômicos. Esses resultados indicam a necessidade de abordar os conceitos envolvidos de forma integrada nos currículos. No contexto da formação de professores, o estudo de temas de astronomia é especialmente relevante pelo fato de serem temas potencialmente interdisciplinares, podendo ser inseridos nos conteúdos de física, química, biologia e matemática. Além disso, a astronomia é um tema especialmente adequado para melhorar o pensamento didático dos professores. Também há a necessidade de superar a considerável diferença entre a compreensão conceitual demonstrada por professores e o modelo científico da Terra e do Universo, tarefa que compete a todos os envolvidos com a formação de professores. Outros estudos que embasaram nossa proposta revelaram que estratégias de ensino-aprendizagem de cunho construtivista são apropriadas à superação desse distanciamento. Nesse contexto, desenvolvemos unidades didáticas, organizadas numa perspectiva históricoconstrutivista, que auxiliem os futuros professores na construção de um modelo da Terra consistente com a visão científica. Elaboramos textos de apoio e guias de atividades relacionados à Terra e aos principais fenômenos decorrentes de suas interações com outros astros. Simulações, explicitação e debate de idéias e atividades práticas são algumas das estratégias de trabalho que propomos para a construção e/ou reformulação de significados durante a aplicação de nosso trabalho. Ao final do trabalho, e através de diferentes formas de avaliação, constatamos que houve uma evolução conceitual significativa por parte dos estudantes quanto aos conceitos abordados, indicando que a abordagem e as estratégias adotadas colaboraram, em alguma medida, na construção de um modelo de Terra cósmica que se aproxima da visão cientificamente aceita. / The present work consists in the development and application of a secondary school astronomy course designed to be part of the elementary grade teacher's formation curriculum. Our main focus is the approach of concepts and phenomena connected with the Earth as heavenly body (shape, gravitational field, movements and simple astronomic phenomena). Studies indicate that there is a connection between student’s mental models about the Earth’s shape and its gravity and that these concepts, in his turn, are connected to the explanations given to other astronomic phenomena. These results point to the need to broach the concepts involved in an integrated manner in the curricula. In the teacher’s formation context, the study of astronomy subjects is very relevant for their interdisciplinary character that allows them to be inserted in the programme either of Physics, Chemistry, Mathematics or Natural Sciences. On the other hand, Astronomy is a subject especially appropriate to improve the teacher’s didactic thought. There is also the need to overcome the considerable difference between the conceptual comprehension demonstrated by teachers and the Earth and Universe scientific model, task that is responsibility of all the involved with teacher’s formation. Other studies that based our proposal reveal that teaching-learning strategies of constructivistic nature are appropriate to surpass this distance. In this context, we developed didactics unities, organized in a historical-constructivist perspective, able to help future teachers in the construction of an Earth model solid with the scientific vision. We prepared support texts and activities guides related to the Earth and to the main phenomena resulting from its interactions with another celestial bodies. Simulations, explicit explanations and ideas discussions and practical activities are some of the work strategies that we proposed to the construction and/or reform of meanings during the application of our work. At the end of the work, and through different evaluations ways, we established that there was a significant conceptual evolution among the students with reference to the broached concepts, indicating that the approach and the strategies used, in some measure, helped in the construction of a cosmic Earth model that is close to the scientifically accepted vision.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto