Made available in DSpace on 2015-03-03T15:16:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroCF_TESE.pdf: 3741158 bytes, checksum: 14276162d36c87d8680aa0cc51164df9 (MD5) Previous issue date: 2014-02-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / A possible approach to the cosmological coincidence problem is to allow dark matter and dark energy to interact with each other also nongravitationally. Two general classes of interaction were considered in this thesis, characterized by a constant interaction parameter ( or ?). Their ability to address the coincidence problem was appraised and was shown that some models are capable to alleviate the problem. It is estimated the average accuracy required to distinguish interacting cosmological models from the conventional CDM scenario using the cosmic expansion rate H(z) data. The analysis is performed at two levels: through Monte Carlo simulations based on an interaction model, in which H(z) samples with different accuracies are generated, and through a semianalytic method that calculates the error propagation of the parameters or ? as a function of the error in H(z). It is shown that the semianalytical approach agrees with simulations and that to detect an interaction using H(z) data only, these must reach an accuracy better than 1% if the parameter is of the order of recent determinations (10?2). This means that, among the planned surveys, the Wide Field Infrared Survey Telescope has the best chance to detect an interaction, though at a low significance level. To determine more precisely the existence of an interaction it would be needed to combine the expansion data with other type of observation / Uma abordagem poss?vel para o problema da coincid?ncia cosmol?gica ? permitir que a mat?ria escura e a energia escura interajam uma com a outra tamb?m de forma n?o gravitacional. Nesta tese s?o consideradas duas classes gerais para tal intera??o, caracterizadas por um par?metro de intera??o constante ( ou ?). Sua capacidade de solucionar o problema da coincid?ncia ? avaliada e ? mostrado que alguns modelos s?o capazes de aliviar o problema. Em seguida, ? determinada a precis?o m?dia necess?ria para distinguir modelos cosmol?gicos com intera??o do Modelo Padr?o CDM usando dados da taxa de expans?o c?smica H(z). Esta an?lise ? realizada em dois n?veis: por meio de simula??es de Monte Carlo baseadas em modelos com intera??o, em que amostras de H(z) com diferentes precis?es s?o geradas, e atrav?s de um m?todo semianal?tico que calcula a propaga??o de erros dos par?metros ou ? em fun??o do erro em H(z). Mostra-se que a abordagem semianal?tica concorda com as simula??es e que para detectar uma intera??o usando somente dados de H(z) estes devem atingir uma precis?o melhor do que 1% se o par?metro for da ordem daquele indicado pelas determina??es mais recentes ( 10?2). Isso significa que, dentre os projetos observacionais planejados, o Wide Field Infrared Survey Telescope tem a melhor chance de detectar uma intera??o, embora em um n?vel de signific?ncia baixo. Para determinar de forma mais segura a exist?ncia de uma intera??o seria preciso combinar os dados da expans?o com outros tipos de observa??es.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-10T22:17:08Z No. of bitstreams: 1 WilliamJouseCostaDaSilva_DISSERT.pdf: 5382297 bytes, checksum: 99341cf7128a48e358799dd5a2fc1173 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-05-16T23:09:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WilliamJouseCostaDaSilva_DISSERT.pdf: 5382297 bytes, checksum: 99341cf7128a48e358799dd5a2fc1173 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-16T23:09:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WilliamJouseCostaDaSilva_DISSERT.pdf: 5382297 bytes, checksum: 99341cf7128a48e358799dd5a2fc1173 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Nesse trabalho, investigamos uma abordagem geral para o modelo de intera??o entre as componentes do setor escuro do Universo usando argumentos termodin?micos amplamente conhecidos, ou seja, a positividade da entropia mais a segunda lei da termodin?mica. Neste sentido, apresentamos alguns v?nculos termodin?micos no par?metro da equa??o de estado (EoS) vari?vel do tipo = relacionado com a energia escura e que interage com a mat?ria escura, isto ?, consideramos uma intera??o fenomenol?gica entre a mat?ria escura fria e a energia escura como uma fun??o do fator de escala c?smico. Essa abordagem generaliza alguns modelos propostos na literatura: representa um modelo sem intera??o, enquanto que conduz ao modelo de intera??o constante entre as componentes escura do Universo. Por outro lado, e proporciona uma an?lise termodin?mica para a energia escura que exclui a chamada cosmologia fantasma. Al?m disso, tamb?m discutimos algumas consequ?ncias cosmol?gicas desta abordagem geral, comparando nossos resultados com os propostos usando a EoS constante, isto ?, ?(a)? ?_0 e ?(a)? ?(a).

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-06T19:44:43Z No. of bitstreams: 1 NoeliaSouzaDosSantos_TESE.pdf: 1054621 bytes, checksum: c141ee41bddb2804e99ffe1e2867bdad (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-07T18:57:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 NoeliaSouzaDosSantos_TESE.pdf: 1054621 bytes, checksum: c141ee41bddb2804e99ffe1e2867bdad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T18:57:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NoeliaSouzaDosSantos_TESE.pdf: 1054621 bytes, checksum: c141ee41bddb2804e99ffe1e2867bdad (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A mat?ria escura ? uma quantidade fundamental da Cosmologia Moderna. A princ?pio, ela ? necess?ria para explicar o processo de forma??o das estruturas no Universo, a curva de rota??o das gal?xias e a discrep?ncia na massa dos aglomerados de gal?xias. Entretanto, apesar de muitos esfor?os realizados, em ambos os aspectos, te?rico e experimental, a natureza da mat?ria escura ? ainda desconhecida, e a ?nica evid?ncia convincente de sua exist?ncia ? gravitacional. Isso incita d?vidas sobre a exist?ncia da mat?ria escura, e por sua vez, sugere que a gravidade de Einstein precisa ser modificada em algumas escalas. Estudamos, neste trabalho, a possibilidade da gravidade modificada Eddington-Born-Infeld (EBI) fornecer uma explica??o alternativa para a discrep?ncia da massa dos aglomerados de gal?xias. Para esse prop?sito, derivamos as equa??es de campo de Einstein modificadas, e obtemos suas solu??es para um sistema esf?rico constitu?do de part?culas id?nticas acolisionais. Posteriormente, consideramos a equa??o de Boltzmann relativ?stica acolisional, e usando algumas aproxima??es e suposi??es no regime de campo fraco, derivamos o teorema do virial generalizado, na gravidade EBI. Para compararmos as predi??es da gravidade EBI com os dados observacionais, estimamos a ordem de magnitude da massa geom?trica de um aglomerado, e encontramos que ? compat?vel com as observa??es. Por fim, considerando que a densidade das gal?xias do aglomerado seja descrita por um perfil tipo lei de pot?ncia, derivamos o perfil de dispers?o das velocidades das gal?xias o qual pode ser usado para testar alguns aspectos da gravidade EBI. / Dark matter is a fundamental ingredient of the modern Cosmology. It is necessary in order to explain the process of structures formation in the Universe, rotation curves of galaxies and the mass discrepancy in clusters of galaxies. However, although many efforts, in both aspects, theoretical and experimental, have been made, the nature of dark matter is still unknown and the only convincing evidence for its existence is gravitational. This rises doubts about its existence and, in turn, opens the possibility that the Einstein?s gravity needs to be modified at some scale. We study, in this work, the possibility that the Eddington-Born-Infeld (EBI) modified gravity provides en alternative explanation for the mass discrepancy in clusters of galaxies. For this purpose we derive the modified Einstein field equations and find their solutions to a spherical system of identical and collisionless point particles. Then, we took into account the collisionless relativistic Boltzmann equation and using some approximations and assumptions for weak gravitational field, we derived the generalized virial theorem in the framework of EBI gravity. In order to compare the predictions of EBI gravity with astrophysical observations we estimated the order of magnitude of the geometric mass, showing that it is compatible with present observations. Finally, considering a power law for the density of galaxies in the cluster, we derived expressions for the radial velocity dispersion of the galaxies, which can be used for testing some features of the EBI gravity.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HeydsonHBS_TESE.pdf: 1323101 bytes, checksum: 18654a0afdabd08781b43fe6ac36fd9b (MD5) Previous issue date: 2014-04-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Significant observational effort has been directed to unveiling the nature of the so-called dark energy. However, given the large number of theoretical possibilities, it is possible that this a task cannot be based only on observational data. In this thesis we investigate the dark energy via a thermodynamics approach, i.e., we discuss some thermodynamic properties of this energy component assuming a general time-dependent equation-of-state (EoS) parameter w(a) = w0 + waf(a), where w0 and wa are constants and f(a) may assume different forms. We show that very restrictive bounds can be placed on the w0 - wa space when current observational data are combined with the thermodynamic constraints derived. Moreover, we include a non-zero chemical potential &#956; and a varying EoS parameter of the type &#969;(a) = &#969;0 + F(a), therefore more general, in this thermodynamical description. We derive generalized expressions for the entropy density and chemical potential, noting that the dark energy temperature T and &#956; evolve in the same way in the course of the cosmic expansion. The positiveness of entropy S is used to impose thermodynamic bounds on the EoS parameter &#969;(a). In particular, we find that a phantom-like behavior &#969;(a) < &#8722;1 is allowed only when the chemical potential is a negative quantity (&#956; < 0). Thermodynamically speaking, a complete treatment has been proposed, when we address the interaction between matter and energy dark / Esfor?os observacionais significativos t?m sido direcionados para investigar a natureza da chamada energia escura. No entanto, dado o grande n?mero de possibilidades te?ricas, esta tarefa n?o ? poss?vel baseando-se apenas em dados observacionais. Nesta tese, investigaremos a energia escura atrav?s da abordagem termodin?mica, isto ?, discutiremos algumas propriedades termodin?micas desta componente energ?tica assumindo um par?metro da equa??o de estado (EoS) geral dependente do tempo &#969;(a) = &#969;0 + &#969;af(a), onde &#969;0 e &#969;a s?o constantes e f(a) pode assumir diferentes formas. Mostraremos que limites muito restritivos podem ser colocados no espa?o &#969;0 &#8722; &#969;a quando dados observacionais recentes s?o combinados com os v?nculos termodin?micos derivados. Al?m disso, inclu?mos um potencial qu?mico &#956; n?o nulo e um par?metro da EoS vari?vel do tipo &#969;(a) = &#969;0 + F(a), portanto mais geral, nesta descri??o termodin?mica. Derivamos express?es gerais para a densidade de entropia e o potencial qu?mico, notando que a temperatura da energia escura T e &#956; evoluem da mesma maneira no decorrer da expans?o c?smica. A positividade da entropia S ? usada para impor limites termodin?micos ao par?metro da EoS &#969;(a). Em particular, encontramos que um comportamento tipo phantom &#969;(a) < &#8722;1 ? permitido somente quando o potencial qu?mico ? uma quantidade negativa (&#956; < 0). Termodinamicamente falando, um tratamento completo foi proposto, quando abordamos a intera??o entre mat?ria e energia escuras

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HidalynTC_TESE.pdf: 3025002 bytes, checksum: 560b594294d11c4905312394b1d53359 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / We investigate the cosmology of the vacuum energy decaying into cold dark matter according to thermodynamics description of Alcaniz & Lima. We apply this model to analyze the evolution of primordial density perturbations in the matter that gave rise to the first generation of structures bounded by gravity in the Universe, called Population III Objects. The analysis of the dynamics of those systems will involve the calculation of a differential equation system governing the evolution of perturbations to the case of two coupled fluids (dark matter and baryonic matter), modeled with a Top-Hat profile based in the perturbation of the hydrodynamics equations, an efficient analytical tool to study the properties of dark energy models such as the behavior of the linear growth factor and the linear growth index, physical quantities closely related to the fields of peculiar velocities at any time, for different models of dark energy. The properties and the dynamics of current Universe are analyzed through the exact analytical form of the linear growth factor of density fluctuations, taking into account the influence of several physical cooling mechanisms acting on the density fluctuations of the baryonic component of matter during the evolution of the clouds of matter, studied from the primordial hydrogen recombination. This study is naturally extended to more general models of dark energy with constant equation of state parameter in a flat Universe / Investigamos a cosmologia da energia do v?cuo decaindo em mat?ria escura fria de acordo com a descri??o termodin?mica de Alcaniz & Lima. Aplicamos esse modelo na an?lise da evolu??o de perturba??es de densidade primordiais na mat?ria que deram origem a primeira gera??o de estruturas ligadas pela gravidade no Universo, os chamados Objetos da Popula??o III. A an?lise da din?mica desses sistemas envolver? o c?lculo de um sistema de equa??es diferenciais que governam a evolu??o de perturba??es para o caso de dois fluidos acoplados (mat?ria escura e mat?ria bari?nica), modelados com um perfil Top-Hat baseado na perturba??o das equa??es da hidrodin?mica, uma ferramenta anal?tica eficiente para estudar as propriedades dos modelos de energia escura, como o comportamento do fator de crescimento linear e o ?ndice de crescimento, grandezas f?sicas intimamente relacionadas aos campos de velocidades peculiares em qualquer ?poca, para diferentes modelos de energia escura. As propriedades e a din?mica do Universo atual s?o analisadas atrav?s da forma anal?tica exata do fator de crescimento linear de flutua??es de densidade, levando em considera??o a influ?ncia de v?rios mecanismos f?sicos de esfriamento atuando sobre as flutua??es de densidade da componente bari?nica da mat?ria durante a evolu??o das nuvens de mat?ria, estudadas desde a recombina??o primordial do hidrog?nio. Esse estudo ? naturalmente estendido aos modelos mais gerais de energia escura com o par?metro da equa??o de estado constante em um Universo plano

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HidalynTCMS.pdf: 3137452 bytes, checksum: c9101961e25b2af76cdd7d74bfe14bb5 (MD5) Previous issue date: 2007-04-26 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Understanding the way in which large-scale structures, like galaxies, form remains one of the most challenging problems in cosmology today. The standard theory for the origin of these structures is that they grew by gravitational instability from small, perhaps quantum generated, ?uctuations in the density of dark matter, baryons and photons over an uniform primordial Universe. After the recombination, the baryons began to fall into the pre-existing gravitational potential wells of the dark matter. In this dissertation a study is initially made of the primordial recombination era, the epoch of the formation of the neutral hydrogen atoms. Besides, we analyzed the evolution of the density contrast (of baryonic and dark matter), in clouds of dark matter with masses among 104M? ? 1010M?. In particular, we take into account the several physical mechanisms that act in the baryonic component, during and after the recombination era. The analysis of the formation of these primordial objects was made in the context of three models of dark energy as background: Quintessence, ?CDM(Cosmological Constant plus Cold Dark Matter) and Phantom. We show that the dark matter is the fundamental agent for the formation of the structures observed today. The dark energy has great importance at that epoch of its formation / Entender o modo pelo qual estruturas em grande-escala, como gal?xias, se formam permanece um dos problemas mais desafiadores em cosmologia hoje. A teoria padr?o para a origem destas estruturas ? que elas cresceram por instabilidade gravitacional de pequenas, talvez geradas quanticamente, flutua??es na densidade de mat?ria escura, b?rions e f?tons sobre um Universo primordial uniforme. Depois da recombina??o, os b?rions come?aram a cair nos po?os de potencial gravitacional pr?-existentes de mat?ria escura. Nesta disserta??o ? feito inicialmente um estudo da era da recombina??o primordial, a ?poca da forma??o dos ?tomos de hidrog?nio neutro. Al?m disso, analisamos a evolu??o do contraste de densidade (de mat?ria bari?nica e escura), em nuvens de mat?ria escura com massas entre milhares e bilh?es de massas solares. Em particular, na an?lise da componente bari?nica, levamos em conta os v?rios mecanismos f?sicos que ocorrem nela durante e depois da era da recombina??o. A an?lise da forma??o desses objetos primordiais foi feita no contexto de tr?s modelos de energia escura como background ': Quintess?ncia, &#61516;CDM (Constante Cosmol?gica mais Mat?ria Escura Fria) e Fantasma. Mostramos que a mat?ria escura ? o agente fundamental para forma??o das estruturas observadas hoje. A energia escura tem grande import?ncia na ?poca de sua forma??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:15:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RoseCS.pdf: 2067725 bytes, checksum: e198ed9a88482d8df2676d67728edee7 (MD5) Previous issue date: 2007-05-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The recent observational advances of Astronomy and a more consistent theoretical framework turned Cosmology in one of the most exciting frontiers of contemporary science. In this thesis, homogeneous and inhomogeneous Universe models containing dark matter and different kinds of dark energy are confronted with recent observational data. Initially, we analyze constraints from the existence of old high redshift objects, Supernovas type Ia and the gas mass fraction of galaxy clusters for 2 distinct classes of homogeneous and isotropic models: decaying vacuum and X(z)CDM cosmologies. By considering the quasar APM 08279+5255 at z = 3.91 with age between 2-3 Gyr, we obtain 0,2 < OM < 0,4 while for the j3 parameter which quantifies the contribution of A( t) is restricted to the intervalO, 07 < j3 < 0,32 thereby implying that the minimal age of the Universe amounts to 13.4 Gyr. A lower limit to the quasar formation redshift (zJ > 5,11) was also obtained. Our analyzes including flat, closed and hyperbolic models show that there is no an age crisis for this kind of decaying A( t) scenario. Tests from SN e Ia and gas mass fraction data were realized for flat X(z)CDM models. For an equation of state, ?J(z) = ?Jo + ?JIZ, the best fit is ?Jo = -1,25, ?Jl = 1,3 and OM = 0,26, whereas for models with ?J(z) = ?Jo+?Jlz/(l+z), we obtain?Jo = -1,4, ?Jl = 2,57 and OM = 0,26. In another line of development, we have discussed the influence of the observed inhomogeneities by considering the Zeldovich-Kantowski-DyerRoeder (ZKDR) angular diameter distance. By applying the statistical X2 method to a sample of angular diameter for compact radio sources, the best fit to the cosmological parameters for XCDM models are OM = O, 26,?J = -1,03 and a = 0,9, where ?J and a are the equation of state and the smoothness parameters, respectively. Such results are compatible with a phantom energy component (?J < -1). The possible bidimensional spaces associated to the plane (a , OM) were restricted by using data from SNe Ia and gas mass fraction of galaxy clusters. For Supernovas the parameters are restricted to the interval 0,32 < OM < 0,5(20") and 0,32 < a < 1,0(20"), while to the gas mass fraction we find 0,18 < OM < 0,32(20") with alI alIowed values of a. For a joint analysis involving Supernovas and gas mass fraction data we obtained 0,18 < OM < 0,38(20"). In general grounds, the present study suggests that the influence of the cosmological inhomogeneities in the matter distribution need to be considered with more detail in the analyses of the observational tests. Further, the analytical treatment based on the ZKDR distance may give non-negligible corrections to the so-calIed background tests of FRW type cosmologies / Os recentes avan?os observacionais da Astronomia e um arcabou?o te?rico cada vez mais consistente, transformaram a Cosmologia numa das mais excitantes ?reas da ci?ncia contempor?nea. Nesta tese, modelos homog?neos e inomog?neos contendo mat?ria escura e diferentes tipos de energia escura s?o confrontados com dados observacionais recentes. Inicialmente, analisamos os v?nculos oriundos da exist?ncia de objetos velhos em altos redshifts, Supernovas do tipo Ia e fra??o de massa do g?s em aglomerados de gal?xias para 2 classes distintas de modelos homog?neos: decaimento do v?cuo e X(z)CDM. Considerando o quasar APM 08279 + 5255, em z = 3, 91 e idade entre 2 - 3 bilh?es de anos, obtemos 0,2 < &#937;M < 0,4 enquanto o par?metro (3, quantificando a contribui??o de A(t), est? restrito ao intervalo 0,07 < &#946; < 0,32; implicando numa idade m?nima para o universo de 13,4 bilh?es de anos. Um limite inferior para o redshift de forma??o do quasar (zf > 5,11) foi tamb?m obtido. Nossas an?lises, incluindo modelos planos, fechados e hiperb?licos, mostram que n?o existe uma crise de idade para esses cen?rios com A(t). Os testes com dados de SNe Ia e fra??o de massa do g?s foram realizados com modelos do tipo X(z)CDM plano. Para uma equa??o de estado, w(z) = Wo+WIZ, obtemos como melhor ajuste Wo = -1,25, WI = 1,3 e &#937;M = 0,26, enquanto nos models com w(z) = wo+wlz/(l+z), o melhor ajuste ? Wo = -1,4, WI = 2,57 e OM = 0,26. Em outra linha de desenvolvimento, discutimos as influ?ncias das inomogeneidades observadas considerando a dist?ncia de di?metro angular proposta por Zeldovich-Kantowski-Dyer-Roeder (ZKDR). Aplicando o m?todo estat?stico X2 para uma amostra de dados de di?metros angulares de fontes de r?dio compactas, o melhor ajuste para os par?metros cosmol?gicos nos modelos XCDM foram 11M = 0,26, ?) = -1,03 e a = 0,9, onde ?) e a s?o os par?metros da equa??o de estado e de aglomeramento, respectivamente. Esses resultados s?o compat?veis com uma componente do tipo energia fantasma (phantom energy, ?) < -1). Os poss?veis espa?os bidimensionais associados ao plano (a , 11M) foram tamb?m restritos utilizando dados de SN e Ia e fra??o de massa do g?s em aglomerados de gal?xias. No teste de Supernovas os par?metros de interesse est?o restritos aos intervalos 0,32 < 11M < 0,5(20') e 0,32 < a < 1,0(20'), enquanto para fra??o de massa do g?s temos 0,18 < 11M < 0,32(20') e todos os valores de a s?o permitidos. Na an?lise conjunta envolvendo supernovas e fra??o de massa do g?s foi obtido 0,18 < 11M < 0,38(20'). Em linhas gerais, o presente estudo sugere que a influ?ncia das inomogeneidades cosmol?gicas na distribui??o de mat?ria precisam ser consideradas com mais detalhe ao se analisar os testes cosmol?gicos. Al?m disso, o tratamento anal?tico baseado na dist?ncia ZKDR pode fornecer corre??es importantes para os chamados testes de background em cosmologias do tipo FRW