Einstein's theory of general relativity is a cornerstone in the process of gaining increased understanding about problems of gravitational nature. It can be applied to problems on the huge length scales of cosmology and as far as we know it does not break down before the Planck scale is approached. Irrespective of scale, a perturbative approach is often a very useful way to reduce the Einstein system to manageable complexity and size. The projects included in this thesis can be divided into three subcategories. In the first category the keyword is photon-photon scattering. General relativity predicts that scattering can take place on a flat background due to the curvature of space-time caused by the photons themselves. The coupling equations and cross-section are found and a comparison with the corresponding quantum field theoretical results is done to leading order. Moreover, photon-photon scattering due to exchange of virtual electron-positron pairs is considered as an effective field theory in terms of the Heisenberg-Euler Lagrangian resulting in a possible setup for experimental detection of this phenomenon using microwave cavities. The second category of projects is related to cosmology. Here linear perturbations around a flat FRW universe with a cosmological constant are considered and the corresponding temperature variations of the cosmic microwave background radiation are found. Furthermore, cosmological models of Bianchi type V are investigated using a method based on the invariant scheme for classification of metrics by Karlhede. The final category is slowly rotating stars. Here the problem of matching a perfect fluid interior of Petrov type D to an exterior axisymmetric vacuum solution is treated perturbatively up to second order in the rotational parameter.

During the quasar era (redshifts between 1 and 3) Radio Galaxies (RGs) have been claimed to have substantially influenced the growth and evolution of large scale structures in the universe. In this dissertation I test the robustness of these exciting claims. In order to probe the impacts in more detail, good theoretical models for such RG systems are required. With this motivation, I seek to develop an essentially analytical model for the evolution of Fanaroff-Riley Class II radio galaxies both as they age individually and as their numbers vary with cosmological epoch. To do so, I first compare three sophisticated semi-analytical models for the dynamical and radio lobe power evolution of FR II galaxies, those given by Kaiser, Dennett-Thorpe & Alexander (1997, KDA), Blundell, Rawlings, & Willott (1999, BRW) and Manolakou & Kirk (2002, MK). I perform multi-dimensional Monte Carlo simulations leading to virtual radio surveys. The predictions of each model for redshift, radio power (at 151 MHz), linear size and spectral index are then compared with data. The observational samples are the low frequency radio surveys, 3CRR, 6CE and 7CRS, which are flux-limited and redshift complete. I next perform extensive statistical tests to compare the distributions of model radio source parameters and those of the observational samples. The statistics used are the 1-Dimensional and 2-Dimensional Kolmogorov-Smirnov (K-S) tests and the 4-variable Spearman partial rank correlation coefficient. I search for and describe the "best" parameters for each model. I then produced modifications to each of the three original models, and extensively compare the original and the modified model performances in fitting the data. The key result of my dissertation is that using the Radio Luminosity Function of Willott et al. (2001) as the redshift birth function of radio sources, the KDA and MK models perform better than the BRW models in fitting the 3CRR, 6CE and 7CRS survey data when using K-S based statistical tests, and the KDA model provides the best fits to the correlation coefficients. However, no pre-existing or modified model can provide adequate fits for the spectral indices. I also calculate the volume fraction of the relevant universe filled by the generations of radio galaxies over the quasar era. This volume filling factor is not as large as estimated earlier. Nonetheless, the allowed ranges of various model parameters produce a rather wide range of astrophysically interesting relevant volume fraction values. I conclude that the expanding RGs born during the quasar era may still play significant roles in the cosmological history of the universe.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-18T17:24:51Z No. of bitstreams: 1 LEONARDO RIBEIRO COLAÇO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 3372949 bytes, checksum: 8387f15d435a4dd929618ecca701927e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-18T17:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEONARDO RIBEIRO COLAÇO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 3372949 bytes, checksum: 8387f15d435a4dd929618ecca701927e (MD5) Previous issue date: 2018 / Capes / As teorias cosmológicas mais comumente aceitas são baseadas no pressuposto de que as constantes fundamentais da natureza, como a constante gravitacional G, a constante de estrutura fina α, entre outras, são de fato constantes. Sendo assim, a suposição de que essas constantes não variam no espaço-tempo é apenas uma hipótese, precisando então ser comprovada a partir de dados experimentais. Neste trabalho, propomos um novo método, independente de modelo cosmológico, capaz de investigar uma possível variação como redshift da constante de estrutura fina, α=е2 /hc, onde é a carga elementar, h é a constante de Planck dividida por 2 π e c é a velocidade da luz. Para tal fim, mostramos também que a técnica combinada do Efeito Sunyaev-Zel'dovich (ESZ) como Brilho Superficial em raios-X (SX) para se medir Distância de Diâmetro Angular (DDA) dos Aglomerados de Galáxias (AG) é dependente da constante de estrutura fina. Mais precisamente,se = 0 (z), argumentamos que os dados atuais dessa técnica fornecem DobsA (z) = 2(z)DA(z), onde DA(z) é a verdadeira DDA para o aglomerado de galáxias e (z) é o campo escalar Dilaton que governa uma possível variação em α. Considerando uma amostra de 25 medidas de DobsA (z), feitas por De Filippis et al. (2005),via ESZ/SX na faixa de redshift 0; 023 < zAG < 0; 784 e estimando medidas de DA(z) do assim chamado Union 2.1 Compilation de Super nova e tipoIa (SNeIa), onde o redshift das SNeIa foram cuidadosamente selecionados para coincidir como redshift do aglomerado de galáxias associado com a maior diferença de redshift obedece a jzAG 􀀀 zSNej < 0; 005. Portanto, foi possível atribuir algumas restrições sobre uma possível variação de α para uma classe de Modelos Dilaton Run away, (z) =1􀀀 ln (1+ z). Nossas análises mostraram que = 􀀀0; 037 0; 157 em 1 , ou seja, nossas análises são compatíveis com uma não variação da constante de estrutura fina. / The most common accepted cosmological theories are base don the assumption that the fundamental constants of nature, suchas the gravitational constant G, the new structure constant α, and others, are infact constant. Thus, the assumption that these constants do not vary with time or space is only a hypothesis, then it needs to be confirmed from experimental data. In this paper, we propose a new method, independent of cosmological models, which is cap able to investigate a possible variation with redshift of the new structure constant, α = e2=hc, where e is the elementary charge, h is Planck's constant over 2π and c is the speed of light. For that purpose, we also show that the combined technique between Sunyaev-Zel'doviche effect (SZE) and X-ray surface brightness (SX) to measure Angular Diameter Distance (ADD) of Galaxy Clusters (GC), dependents on the new structure constant. More precisely, if α = α0 (z) we argue that the current data of this technique gives DobsA (z) = 2(z)DA(z), where DA(z) is the true ADD for galaxy clustersand (z) is the dilatons calareld that governs a possible variation of α. We considere da sample of 25 measurements of Dobs A (z), made by De Filipp is e tal. (2005),via ESZ/SX in the range of redshift 0:023 < zGC < 0:784 and we also estimated DA(z) from the so-called Union 2.1 Super novaeIa(SNEIa) Compilation,where the SNeIa redshifts were carefully selected to match the one soft he as sociated galaxy cluster with the larger redshiftd iαe rencefollows jzGC 􀀀� zSNej < 0:005. There for e,it was possible to put some constraints on a possible variation of α for a class of Dilaton Run a way Model, (z) =1 􀀀� ln (1+ z). We obtained = 􀀀�0; 037 0; 157 in1 , i.e.,our analysis is compatible with an on variation of the new structure constant.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-11-06T18:02:15Z No. of bitstreams: 1 DEUSALETE CÂMARA VILAR NETA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 962651 bytes, checksum: a355f6b434b034d2c99fa76a8d757ea5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-06T18:02:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DEUSALETE CÂMARA VILAR NETA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2016.pdf: 962651 bytes, checksum: a355f6b434b034d2c99fa76a8d757ea5 (MD5) Previous issue date: 2016-08 / Capes / Modelos cosmológicos envolvendo campos escalares permitem a descrição de uma fase de expansão cósmica acelerada e, portanto, se apresentam como uma alternativa promissora no estudo da inação cósmica e da energia escura. O elemento chave dessa aceleração é a energia escura ou quintessência. Nosso interesse está em analisar soluções cosmológicas baseadas no formalismo de primeira ordem, aqui em particular, o caso para o espaço-tempo plano, por meio do acoplamento de campos escalares, de uma forma não trivial usando o método de extensão. Os resultados obtidos nos permitem calcular parâmetros cosmológicos analíticos, que ilustramos ao longo do texto através de exemplos resolvidos com situações-modelo de possível interesse. Ainda, discutiremos as ferramentas utilizadas em teoria de campos escalares na descrição de defeitos, tomando com o ponto de partida modelos comum campo escalar, e revisando aspectos básicos de teorias que envolvem três campos escalares. Além disso, utilizando o método BPS (Bogomol'nyi, Prasa de Somerfi eld), mostraremos que as soluções das equações de Eüler-Lagrange podem ser satisfeitas através de soluções de equações de primeira ordem. Após todas essas análises, iremos relacionar a teoria de campo escalar com a equação de campo de Einstein. Através dos procedimentos mencionados, esperamos compreender o processo de expansão do Universo acelerado, utilizando as soluções das equações de Friedmann. / Cosmological models involving scalar eld sallow the description of an accelerated cosmic expansion phase, and thus, they appear as apromising alternative in the study of cosmic in action and dark energy. The key element of this acceleration is the dark energy or quintessence. Our interest is to analyze cosmological solutions based on the fi rst-order formalism. In particular, we investigate the case for at space-time, by coupling scalar fi elds in a nontrivial manner using the extension method. The results obtained allowed us to calculate cosmological analytical parameters which are illustrated along the text. Moreover, we will discuss the tools used in scalar eld theory in the defect description, we took as a starting point models with a scalar eld, and by reviewing the basics of theories that involve three scalar elds. Further more, by using the BPS method (Bogomol'nyi, PrasadandSomer eld), we showed that the solutions of the Euler-Lagrange equations can be derived from the fi rst-order diferential equations. After all these analyzes, we will connect the fi eld theory tools with the Einstein eld equation. We hope to understand the expansion process of the accelerated universe through the previous procedures and by using the solutions of the Friedmann equations.

Submitted by HENDRIK GERARD JOHAN JENNEN null (hjennen@ift.unesp.br) on 2016-02-23T14:54:31Z No. of bitstreams: 1 thesis_oneside.pdf: 1083742 bytes, checksum: eeb3f42f2937a777dba99b7615ef69c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-02-24T13:39:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jannen_h_dr_ift.pdf: 1083742 bytes, checksum: eeb3f42f2937a777dba99b7615ef69c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-24T13:39:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jannen_h_dr_ift.pdf: 1083742 bytes, checksum: eeb3f42f2937a777dba99b7615ef69c8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Observações realizadas nas últimas três décadas confirmaram que o universo se encontra em um estado de expansão acelerada. Essa aceleração é atribuída à presença da chamada energia escura, cuja origem permanece desconhecida. A maneira mais simples de se modelar a energia escura consiste em introduzir uma constante cosmológica positiva nas equações de Einstein, cuja solução no vácuo é então dada pelo espaço de de Sitter. Isso, por sua vez, indica que a cinemática subjacente ao espaço-tempo deve ser aproximadamente governada pelo grupo de de Sitter SO(1,4), e não pelo grupo de Poincaré ISO(1,3). Nesta tese, adotamos tal argumento como base para a conjectura de que o grupo que governa a cinemática local é o grupo de de Sitter, com o desvio em relação ao grupo de Poincaré dependendo ponto-a-ponto do valor de um termo cosmológico variável. Com o propósito de desenvolver tal formalismo, estudamos a geometria de Cartan na qual o espaço modelo de Klein é, em cada ponto, um espaço de de Sitter com o conjunto de pseudo-raios definindo uma função não-constante do espaço-tempo. Encontramos que o tensor de torção nessa geometria adquire uma contribuição que não está presente no caso de uma constante cosmológica. Fazendo uso da teoria das realizações não-lineares, estendemos a classe de simetrias do grupo de Lorentz SO(1,3) para o grupo de de Sitter. Em seguida, verificamos que a estrutura da gravitação teleparalela--- uma teoria gravitacional equivalente à relatividade geral--- é uma geometria de Riemann-Cartan não linear. Inspirados nesse resultado, construímos uma generalização da gravitação teleparalela sobre uma geometria de de Sitter--Cartan com um termo cosmológico dado por uma função do espaço-tempo, a qual é consistente com uma cinemática localmente governada pelo grupo de de Sitter. A função cosmológica possui sua própria dinâmica e emerge naturalmente acoplada não-minimalmente ao campo gravitacional, analogamente ao que ocorre nos modelos telaparalelos de energia escura ou em teorias de gravitação escalares-tensoriais. Característica peculiar do modelo aqui desenvolvido, a função cosmológica fornece uma contribuição para o desvio geodésico de partículas adjacentes em queda livre. Embora tendo sua própria dinâmica, a energia escura manifesta-se como um efeito da cinemática local do espaço-tempo. / Observations during the last three decades have confirmed thatthe universe momentarily expands at an accelerated rate, which is assumed to be driven by dark energy whose origin remains unknown. The minimal manner of modelling dark energy is to include a positive cosmological constant in Einstein's equations, whose solution in vacuum is de Sitter space. This indicates that the large-scale kinematics of spacetime is approximated by the de Sitter group SO(1,4) rather than the Poincaré group ISO(1,3). In this thesis we take this consideration to heart and conjecture that the group governing the local kinematics of physics is the de Sitter group, so that the amount to which it is a deformation of the Poincaré group depends pointwise on the value of a nonconstant cosmological function. With the objective of constructing such a framework we study the Cartan geometry in which the model Klein space is at each point a de Sitter space for which the combined set of pseudoradii forms a nonconstant function on spacetime. We find that the torsion receives a contribution that is not present for a cosmological constant. Invoking the theory of nonlinear realizations we extend the class of symmetries from the Lorentz group SO(1,3) to the enclosing de Sitter group. Subsequently, we find that the geometric structure of teleparallel gravity--- a description for the gravitational interaction physically equivalent to general relativity--- is a nonlinear Riemann--Cartan geometry.This finally inspires us to build on top of a de Sitter--Cartan geometry with a cosmological function a generalization of teleparallel gravity that is consistent with a kinematics locally regulated by the de Sitter group. The cosmological function is given its own dynamics and naturally emerges nonminimally coupled to the gravitational field in a manner akin to teleparallel dark energy models or scalar-tensor theories in general relativity. New in the theory here presented, the cosmological function gives rise to a kinematic contribution in the deviation equation for the world lines of adjacent free-falling particles. While having its own dynamics, dark energy manifests itself in the local kinematics of spacetime.

As observações astronômicas dos últimos 15 anos revelaram que o universo atualmente está expandindo aceleradamente. No contexto da relatividade geral se acredita que a energia escura, cujo melhor candidato é a densidade do vácuo ($\\Lambda/8\\pi G$), é o agente responsável por este estado acelerado. No entanto, o termo $\\Lambda$ tem duas sérias dificuldades: o problema da constante cosmológica e o problema da coincidência. Com o objetivo de aliviar o problema da constante cosmológica, muitos modelos adotam um termo $\\Lambda$ dinâmico, permitindo seu decrescimento ao longo de toda a história cósmica. Neste tipo de modelo, a equação de conservação do tensor momento energia total exige uma troca de energia entre a densidade do vácuo e as outras componentes energéticas do universo; o que também alivia o problema da coincidência. Neste trabalho discutimos diferentes consequências de um vácuo dinâmico no âmbito cosmológico e no processo de colapso gravitacional. Em particular, analisamos o caso em que a densidade do vácuo possui uma dinâmica não trivial com a escala de energia típica do universo, que depende monotonamente do parâmetro de Hubble, decrescendo ao longo de toda a história cósmica. Nos referiremos a este modelo como modelo deflacionário. Nesse contexto, utilizando os primeiros termos da expansão para a densidade do vácuo, sugerida pela teoria do grupo de renormalização em espaço-tempos curvos, propomos um novo cenário cosmológico baseado numa densidade do vácuo dinâmica. O cenário proposto é completo no sentido de que o mesmo vácuo é responsável pelas duas fases aceleradas do universo, conectadas por uma fase de radiação e um estágio de domínio da matéria. Neste cenário o universo plano é não singular, iniciando sua evolução a partir de um estágio do tipo de Sitter e, portanto, toda a história cósmica ocorre entre duas fases de Sitter limites. Este modelo não apresenta o problema de horizonte, e nele a nucleossíntese cosmológica ocorre como no modelo de Friedmann, e embora este modelo seja muito próximo do modelo $\\Lambda$CDM, o grande acúmulo de observações no estágio recente do universo permitirão que este poda ser testado. Adicionalmente, mostraremos que generalizações do modelo deflacionário incluindo curvatura espacial apresentam propriedades e vantagens similares. Usando observações de $H(z)$, da luminosidade de supernovas tipo Ia, da função de crescimento linear das perturbações escalares, e da posição do pico das oscilações acústicas de bárions conseguimos vincular um dos parâmetros do modelo. Por outro lado, analisando a física do universo primordial, assumindo um vácuo não perturbado, conseguimos limitar um segundo parâmetro fazendo uso do índice espectral das perturbações escalares. Com o objetivo de fazer uma análise mais completa do modelo no âmbito cosmológico, analisamos também as possíveis restrições oriundas da validade da segunda lei da termodinâmica em sua forma generalizada (GSLT). Para isto investigamos a evolução tanto da entropia associada ao horizonte aparente do universo, que é um horizonte atrapante devido a que o escalar de Ricci é positivo, como do seu conteúdo material. Motivados pela forma como a singularidade primordial do universo é evitada devido aos efeitos do decaimento do vácuo, incluímos no presente trabalho outra linha de desenvolvimento: a análise dos estágios finais do processo de colapso gravitacional em presença de uma densidade do vácuo dinâmica. Centraremos esta análise na determinação de modelos que possam ou não evitar a formação de um buraco negro. Mostraremos que modelos com um termo de vácuo proporcional à densidade de energia total do sistema, não podem evitar a formação de uma singularidade no estágio final do processo de colapso. Adicionalmente obteremos correções para a massa colapsada, para o tempo de formação do horizonte e para o tempo de colapso como função dos parâmetros do modelo e da curvatura espacial. Por último analisaremos a influência de uma densidade do vácuo capaz de dominar sobre as outras componentes no regime de altas energias, mostrando que este tipo de dinâmica na densidade do vácuo evita a formação de um estado final singular. / The astronomical observations of the last 15 years revealed that the universe is currently undergoing an expanding accelerating phase. In the general relativity context is believed that dark energy, whose best candidate is the vacuum energy density $ho_v \\equiv \\Lambda/8\\pi G$, is the fuel responsible for the present accelerating stage. However, the so-called $\\Lambda$-term has two serious drawnbacks, namely: the cosmological constant problem and the coincidence problem. In order to alleviate the cosmological constant problem, many models adopt a dynamical $\\Lambda$ term, thereby allowing its decreasing throughout the cosmic history. In this kind of model, the total energy conservation law defined in terms of the energy momentum tensor requires an energy exchange between the vacuum and the material components of the universe, which also contributes to alleviate the coincidence problem. In the present thesis we discuss different consequences of an interacting vacuum component both in the cosmological scenario as well as in the process of gravitational collapse. In particular, in the cosmological domain, we examine the case where the vacuum has a nontrivial dynamics dependent on a typical energy scale, the Hubble parameter, that decreases in the course of the cosmic history. We will refer to this model as deflationary model. In this context, by using a truncated expansion for the vacuum energy density, as suggested by the renormalization group theory in curved space-time, we propose a new cosmological scenario based on a dynamical $\\Lambda$-term. The proposed scenario is complete in the sense that the same vacuum is responsible for both accelerating phases of the universe, which are linked by two subsequent periods of radiation and non-relativistic matter domination. In this scenario the flat universe is nonsingular and starts its evolution from an asymptotic de Sitter stage, so that the cosmic story takes place between two extreme de Sitter phases. The model is free of the horizon problem as well as of the \"graceful exit\" problem plaguing many inflationary variants. In addition, the cosmological nucleosynthesis occurs as in the Friedmann model and the observations in the latest stages of the universe can potentially differentiate between the deflationary and the standard $\\Lambda$CDM model. The generalizations including spatial curvature are aslo discussed in detail. On the other hand, by using the late time tests like type Ia supernovae, the redshift dependence of the Hubble parameter, $H(z)$, the linear growth function of scalar perturbations, and the peak position of baryon acoustic oscillations we have constrained the basic parameters of the model. Conversely, analyzing the physics of the primordial universe and assuming that the vacuum is a smooth component, we have also constrained the spectral index of scalar density perturbations. In order to establish a more complete analysis of our cosmological scenario, we also discuss the possible constraints arising from the validity of the generalized second law of thermodynamics, that is, by including the horizon thermodynamics. Since the apparent horizon of the universe behaves like a trapped horizon because the Ricci scalar is positive, we investigate the evolution of both the entropy of the material components and the entropy associated to the horizon. Motivated by the avoidance of the Big-Bang singularity due to the decaying vacuum effects, we have explored another line of development: the analysis of the final stages of gravitational collapse process in the presence of a dynamic vacuum. This analysis focused on the determination of models able to prevent or not the formation of a black hole. In this connection, we shown that the presence of an interacting vacuum proportional to the total energy density of the system does not prevent the formation of a singularity in the final stages of the collapsing process. In addition, we obtain corrections for the collapsed mass, the horizon time formation and the collapsing time as a function of the free parameters and the spatial curvature of the models. Finally, we have also analyzed the influence of a vacuum contribution which dominates the other components into the high energy limit (due to the presence of higher orders terms in the contraction rate), and shown that for this kind of models the growth of the vacuum energy density prevents the formation of the singularity.

Orientadores: Alex Eduardo de Bernardini, Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataglin / Made available in DSpace on 2018-08-17T16:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DuartePerico_EderLeonardo_M.pdf: 2896271 bytes, checksum: 3596fcdea9450fe936e36e96d5ffbad3 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O assunto deste estudo é formação de estruturas em grandes escalas em um universo plano dominado por radiação, matéria escura fria e constante cosmológica como modelo de energia escura no caso particular de presença de um gás degenerado de férmions (GDF) não interagentes como fluído de teste. Nosso modelo admite uma evolução linear das perturbações cosmológicas como também se limita a perturbações escalares, responsáveis pela formação de estruturas. O objetivo principal é analisar a contribuição do GDF no espectro de potências da matéria no presente após uma evolução isentrópica das perturbações primordiais, e compará-la com resultados obtidos para neutrinos cosmológicos. Neste caso, teremos uma mudança contínua de comportamento do GDF de gás ultra-relativístico para não relativístico, o qual aconteceria durante o período de domínio da matéria. Com o objetivo de obter expressões analíticas para a evolução temporal das perturbações do GDF tivemos que fazer o estudo destas em quatro casos diferentes: no período de domínio da radiação, no período de domínio da matéria escura, na escala de super-horizonte durante a transição entre estes dois períodos, e finalmente no período de domínio da constante cosmológica. Fomos bem sucedidos ao chegar a resultados consistentes utilizando dois caminhos diferentes: no primeiro, usando a equação de conservação do tensor momento energia para um gás ideal de férmions totalmente degenerado e não interagente, e no segundo, usando a equação de Boltzmann para um gás de férmions fortemente degenerado e também não interagente. Os dois métodos analíticos levam à mesma solução para as perturbações do GDF quanto escritas até primeira ordem em teoria de perturbações. De forma complementar, os nossos resultados numérico mostram um aumento no espectro de potências da matéria para escalas intermediárias se comparado com a contribuição dos neutrinos massivos. Finalmente estendemos nossa análise numérica ao substituirmos a matéria escura fria CDM e a constante cosmológica por um gás generalizado de Chaplygin GCG como modelo efetivo para o setor escuro do universo, mantendo as condições de contorno que envolvem as densidades médias, e as condições iniciais para as perturbações / Abstract: The subject of this study is the formation of large scale structures (LSS) in a at universe dominated by radiation, cold dark matter and cosmological constant - as a dark energy model - in presence of a degenerate fermionic gas (GDF) as non-interacting test fluid. Our model assumes a linear evolution of cosmological perturbations as well as merely scalar perturbations responsible for structure formation. Our main objective is to analyze the contribution of the GDF in the matter power spectrum today, after an isentropic evolution of primordial perturbations and a continuous change of behavior of ultra-relativistic for non-relativistic GDF, which occurs during the matter domination era in our model. To obtaining analytical expressions for temporal evolution of the GDF perturbations we did study them in four different cases: during the radiation domination era, the dark matter domination, the super-horizon scale limit during the transition between these first two periods and finally during the cosmological constant domination era. We get these results using two different approaches: first, using the conservation equation of the stress-energy tensor for a perfect and non-interacting and fully degenerated fermionic gas, and second, using the Boltzmann equation for a non-interacting and strongly degenerated fermionic gas. Both methods lead to the same analytical solution for GDF perturbations at first order on perturbation theory. On the other hand, our numerical results show an increase in the power spectrum of matter for intermediate scales if compared it with the contribution of massive neutrinos. Finally, we show the change on the results of the standard model of cosmology (CDM) when we exchanging the cold dark matter CDM and the cosmological constant for a generalized Chaplygin gas GCG how effective model of twice old fluids with the same mean density of energy / Mestrado / Cosmologia / Mestre em Física

Cette thèse porte sur l'esthétique au sein de la phénoménologie, et plus particulièrement sur le problème de l'unité de l'esthétique, sur la question de la continuité entre sensibilité et art telle qu'elle est posée dans les philosophies d'Erwin Straus, de Maurice Merleau-Ponty et d'Henri Maldiney. Nous montrons d'abord comment la phénoménologie, en devenant phénoménologie de l'art, reprend et accomplit la philosophie de l'art traditionnelle, retrouvant par-là même ses difficultés et impasses : la subordination de l'art à la philosophie, le primat théorique de l’œuvre d'art sur l'artiste, l'assimilation de l'artiste au génie, la promotion de la peinture et de la littérature et l'exclusion de la danse, l'identification du spectateur à un incréateur. Nous mettons ensuite en évidence le fait que la phénoménologie est irréductible à une philosophie de l'art, qu'elle est aussi une esthétique capable de dépasser les problèmes de la phénoménologie de l'art autant que de l'esthétique classique, intellectualiste et empiriste. Seulement l'esthétique phénoménologique rejoue plutôt qu'elle ne déjoue ces problèmes : l'art et l'artiste demeurent mystérieux, l'esthétique phénoménologique est encore une religion de l'art. C'est pourquoi, enfin, une nouvelle esthétique s'impose – une esthétique cosmologique –, nourrie de la double déconstruction de la phénoménologie de l'art et de l'esthétiquephénoménologique, et dirigée vers l'impératif d'éconduire le mysticisme résurgent des doctrines sur l'art. En somme, ce travail vise à rendre compte philosophiquement, sans mythologie interposée, du phénomène artistique. / This doctoral dissertation focuses on aesthetics within the phenomenological movement, especially on the problem of the unity of aesthetics, on the question of continuity between sensibility and art as it is formulated in the philosophies of Erwin Straus, Maurice Merleau-Ponty and Henri Maldiney. We start by showing how phenomenology, by becoming a phenomenology of art”, recovers and completes the traditional philosophy of art, thereby rediscovering its impasses and difficulties: the subordination of art to philosophy, the theoretical priority of the work of art over the artist, the assimilation of the artist to a genius, the promotion of painting and literature and theexclusion of dance, the identification of the spectator with an uncreator. We then highlight the fact that phenomenology is irreducible to a philosophy of art, that it is also an aesthetics able to surpass the problems of the phenomenology of art as much as those of classical – intellectualist and empiricist – aesthetics. Nevertheless, “phenomenological aesthetics” updates these problems: art and artist remainmysterious, phenomenological aesthetics is still a religion of art. For this reason, finally, a new aesthetics is necessary – a “cosmological aesthetics” –, nourished by the double deconstruction of the phenomenology of art and phenomenological aesthetics, and directed towards the imperative to erase the resurgent mysticism of doctrines on art. In short, our study intends to explain – philosophically, without mythology – the artistic phenomenon.

L'un des plus grands problèmes ouverts de la cosmologie moderne est l'origine de l'expansion accélérée de l'Univers, découverte en 1998. L'explication théorique la plus simple repose sur l'introduction d'une constante cosmologique $Lambda$. Ce modèle, connu sous le nom de $Lambda$CDM, est en accord avec les différentes observations liées à l'expansion accélérée. Cependant, il présente des problèmes d'ordre théorique. Par conséquent, plusieurs alternatives, connues collectivement sous le nom de {it modèles d'énergie noire}, ont été proposées pour expliquer cette accélération. Plusieurs d'entre eux restent viables, car leurs {it backgrounds} cosmologiques ne présentent pas de signatures identifiables. Par contre, les effets sur les phénomènes perturbatifs sont plus spécifiques à chacun de ces modèles. Dans cette thèse, nous explorons les caractéristiques particulières de la croissance des perturbations de matière à l'ordre linéaire dans les théories $f(R)$ avec un regard complémentaire sur les modèles chameleon. La paramétrisation du taux de croissance de la matière en termes d'une fonction $gamma$ permet d'identifier une signature très spécifique de ces modèles en comparaison avec le modèle $Lambda$CDM. Une étude supplémentaire a permis de trouver une dépendance en échelle explicite, nommée {it dispersion}, dans la croissance des perturbations. Des observations plus précises pourraient permettre de faire la différence entre ces différents modèles selon la présence de ces caractéristiques. / One of the most important open issues in modern cosmology is the origin of the accelerated expansion of the Universe, observed in 1998. The simplest theoretical explanation relies on the introduction of a cosmological constant $Lambda$. This model, known as $Lambda$CDM, agrees with all the different observations connected to the accelerated expansion. However, it presents some theoretical issues. As a result, several alternatives, known collectively under the name of {it dark energy models}, have been proposed to explain this acceleration. Several among them remain viable, since their cosmological backgrounds do not show any identifiable signature. On the other hand, effects on the perturbative level are more specific to each model. In this thesis, we explore the particular characteristics of the growth of linear matter perturbations in $f(R)$ theories, with a complementary look on chameleon models. The parameterization of the growth rate in terms of a $gamma$ function allows us to identify a very specific signature of these models in comparison with the $Lambda$CDM model. A subsequent study allowed us to find an explicit scale dependance, known as {it dispersion}, in the growth of perturbations. More precise observations could enable us to distinguish between dark energy models according to the presence of this type of feature.

The purpose of this research study is to identify student conceptions about the size, distance, and age of various objects associated with space science. After reviewing the literature related to this study, there seems to be a need for continued research at the high school level in the field of astronomy conceptualization.