Experimentos modernos com observações das posições e redshifts de galáxias em grandes áreas do céu representam uma poderosa ferramenta para a investigação de modelos cosmológicos. Entretanto, estas observações trazem consigo novos desafios práticos e teóricos para a extração da informação contida nos dados. Esta dissertação faz uma revisão da interpretação teórica da aglomeração de galáxias e dos efeitos de lenteamento gravitacional fraco por estruturas em largas escalas no Universo, no contexto de modelos cosmológicos FLRW. Esta interpretação e geral, na medida em que os efeitos da curvatura espacial são apropriadamente considerados, sendo portanto verdadeiros para Universos FLRW com conteúdos arbitrários de matéria e energia escura. Neste contexto, consideramos a estatística de dois pontos no espaço de configurações e no espaço harmônico, obtendo formulas gerais para a função de correlação de dois pontos no espaço real e no espaço de redshifts. Incluímos ainda efeitos de grandes ângulos e consideramos a aproximação de observador distante de forma apropriada. Uma característica importante de levantamentos fotométricos de galáxias e a de que eles vão ganhar em área e profundidade, em troca de uma pior determinação das posições radiais. Neste contexto, uma técnica padrão para extração de informação cosmológica dos dados consiste em dividir as galáxias em bins de redshift, de forma a assim usar a função de correlação angular (ACF) w() e o espectro de potencias angular (APS) C. Nesta dissertação também tratamos o problema de vincular parâmetros cosmológicos usando técnicas de inferência estatística Bayesiana a partir das medidas da ACF e do APS em grandes escalas. Diferentes técnicas computacionais são discutidas e um modelo detalhado para a ACF em grandes escalas ´e apresentado, incluindo todos os efeitos relevantes, como não-linearidades gravitacionais, o bias, distorções no espaço de redshift, e incertezas nas estimativas de redshifts (photo-zs). Apresentamos uma analise da ACF em grandes escalas para galáxias do CMASS, um catalogo de redshifts fotométricos baseado no Data Release 8 do Sloan Digital Sky Survey- III, mostrando que a ACF pode ser eficientemente aplicada para vincular cosmologia em levantamentos fotométricos do futuro. Também apresentamos uma analise similar em dados simulados do Dark Energy Survey, mostrando que no futuro próximo tal analise nos permitira vincular modelos cosmológicos com precisão ainda maior. Finalmente, apresentamos um trabalho preliminar sobre correlações angulares de posição e shear no espaço harmônico para as simulações Onion. / Modern wide-area multi-color deep galaxy redshift surveys provide a powerful tool to probe cosmological models. Yet they bring new practical and theoretical challenges in order to exploit the information contained in their data. This dissertation reviews the theoretical interpretation of clustering of galaxies and shear/convergence weak lensing effects by the large scale structure of the Universe in the context of FLRW cosmological models. This interpretation is general in the sense that the effects of the spatial curvature are properly taken into account, thus holding for FLRW Universes with arbitrary content of matter and dark energy. In this context, we consider two-point statistics both in configuration and harmonic spaces, providing general formulae for the two-point correlation function in real and redshift space. We further include wide angle effects and consider the proper distant observer approximation. One main characteristic of photometric galaxy surveys is that they will gain in area and depth, in exchange for a poorer determination of radial positions. In this context splitting the data into redshift bins and using the angular correlation function (ACF) w() and the angular power spectrum (APS) C constitutes a standard approach to extract cosmological information. This dissertation also addresses the problem of constraining cosmological parameters using Bayesian inference techniques from measurements of the ACF and the APS on large scales. Different computational approaches are discussed to accomplish this goal and a detailed model for the ACF at large scales is presented including all relevant effects, namely nonlinear gravitational clustering, bias, redshift-space distortions and photo-z uncertainties. We present an analysis of the large scale ACF of the CMASS luminous galaxies, a photometric-redshift catalogue based on the Data Release 8 (DR8) of the Sloan Digital Sky Survey-III, showing that the ACF can be efficiently applied to constrain cosmology in future photometric galaxy surveys. We also present a similar analysis on simulated data from the Dark Energy Survey (DES), showing that in the near future such analysis will allow us to constrain cosmological models with even high precision. Finally, we also present preliminary work on the position and shear angular correlations in harmonic space for the Onion simulations.

Recentes observações astrofísicas, em especial de supernovas tipo Ia e das anisotropias da radiação cósmica de fundo, indicam que recentemente na história do universo um tipo desconhecido de energia passou a dominar sua evolução induzindo uma expansão acelerada. Esta componente misteriosa ficou conhecida como energia escura. Nosso objetivo é o estudo da energia escura, através de modelos com constante cosmológica, campo escalar canônico e com o campo de Born-Infeld. Para os modelos com campo escalar, usando potenciais tipo lei de potência, estudamos soluções atratoras para a evolução homogênea. Também estudamos, na aproximação de largas escalas, soluções atratoras para as perturbações dos campos escalares. Mostramos que, para modelos de energia escura com campo escalar canônico, as soluções atratoras a nível perturbativo não geram modos de isocurvatura. Para o campo de Born-Infeld, fazemos uma análise de estabilidade de suas soluções atratoras a nível perturbativo, determinamos em que circunstâncias elas podem gerar modos de isocurvatura. Para os modelos de energia escura mais realistas, estes modos tendem a ser pequenos. / Recent astrophysical observations, specially supernova type Ia and cosmic microwave back­ ground anisotropies, indicate that recently in the history of the universe, some unknown type of energy is dominating its evolution and inducing an accelerated expansion. This mysterious component has been named dark energy. Our aim is to study dark energy, by using cosmological constant, canonical scalar field and Born-Infeld scalar field models. In the models with scalar field, using power law potentials, we study attractor solutions for the homogeneous evolution. We also study, in the large scale approximation, attractor solutions for the scalar field perturbations. We show that, for models with canonical sca­ lar field , the attractor solutions for its perturbations do not generate isocurvature modes. For the Born-Infeld scalar field, we analyze the stability of its attractor solutions in the perturbative levei, and we determine in which case they can generate isocurvature modes. For the more realistic dark energy models, these modes tend to be small.

Recentes observações astrofísicas, em especial de supernovas tipo Ia e das anisotropias da radiação cósmica de fundo, indicam que recentemente na história do universo um tipo desconhecido de energia passou a dominar sua evolução induzindo uma expansão acelerada. Esta componente misteriosa ficou conhecida como energia escura. Nosso objetivo é o estudo da energia escura, através de modelos com constante cosmológica, campo escalar canônico e com o campo de Born-Infeld. Para os modelos com campo escalar, usando potenciais tipo lei de potência, estudamos soluções atratoras para a evolução homogênea. Também estudamos, na aproximação de largas escalas, soluções atratoras para as perturbações dos campos escalares. Mostramos que, para modelos de energia escura com campo escalar canônico, as soluções atratoras a nível perturbativo não geram modos de isocurvatura. Para o campo de Born-Infeld, fazemos uma análise de estabilidade de suas soluções atratoras a nível perturbativo, determinamos em que circunstâncias elas podem gerar modos de isocurvatura. Para os modelos de energia escura mais realistas, estes modos tendem a ser pequenos. / Recent astrophysical observations, specially supernova type Ia and cosmic microwave back­ ground anisotropies, indicate that recently in the history of the universe, some unknown type of energy is dominating its evolution and inducing an accelerated expansion. This mysterious component has been named dark energy. Our aim is to study dark energy, by using cosmological constant, canonical scalar field and Born-Infeld scalar field models. In the models with scalar field, using power law potentials, we study attractor solutions for the homogeneous evolution. We also study, in the large scale approximation, attractor solutions for the scalar field perturbations. We show that, for models with canonical sca­ lar field , the attractor solutions for its perturbations do not generate isocurvature modes. For the Born-Infeld scalar field, we analyze the stability of its attractor solutions in the perturbative levei, and we determine in which case they can generate isocurvature modes. For the more realistic dark energy models, these modes tend to be small.

Experimentos modernos com observações das posições e redshifts de galáxias em grandes áreas do céu representam uma poderosa ferramenta para a investigação de modelos cosmológicos. Entretanto, estas observações trazem consigo novos desafios práticos e teóricos para a extração da informação contida nos dados. Esta dissertação faz uma revisão da interpretação teórica da aglomeração de galáxias e dos efeitos de lenteamento gravitacional fraco por estruturas em largas escalas no Universo, no contexto de modelos cosmológicos FLRW. Esta interpretação e geral, na medida em que os efeitos da curvatura espacial são apropriadamente considerados, sendo portanto verdadeiros para Universos FLRW com conteúdos arbitrários de matéria e energia escura. Neste contexto, consideramos a estatística de dois pontos no espaço de configurações e no espaço harmônico, obtendo formulas gerais para a função de correlação de dois pontos no espaço real e no espaço de redshifts. Incluímos ainda efeitos de grandes ângulos e consideramos a aproximação de observador distante de forma apropriada. Uma característica importante de levantamentos fotométricos de galáxias e a de que eles vão ganhar em área e profundidade, em troca de uma pior determinação das posições radiais. Neste contexto, uma técnica padrão para extração de informação cosmológica dos dados consiste em dividir as galáxias em bins de redshift, de forma a assim usar a função de correlação angular (ACF) w() e o espectro de potencias angular (APS) C. Nesta dissertação também tratamos o problema de vincular parâmetros cosmológicos usando técnicas de inferência estatística Bayesiana a partir das medidas da ACF e do APS em grandes escalas. Diferentes técnicas computacionais são discutidas e um modelo detalhado para a ACF em grandes escalas ´e apresentado, incluindo todos os efeitos relevantes, como não-linearidades gravitacionais, o bias, distorções no espaço de redshift, e incertezas nas estimativas de redshifts (photo-zs). Apresentamos uma analise da ACF em grandes escalas para galáxias do CMASS, um catalogo de redshifts fotométricos baseado no Data Release 8 do Sloan Digital Sky Survey- III, mostrando que a ACF pode ser eficientemente aplicada para vincular cosmologia em levantamentos fotométricos do futuro. Também apresentamos uma analise similar em dados simulados do Dark Energy Survey, mostrando que no futuro próximo tal analise nos permitira vincular modelos cosmológicos com precisão ainda maior. Finalmente, apresentamos um trabalho preliminar sobre correlações angulares de posição e shear no espaço harmônico para as simulações Onion. / Modern wide-area multi-color deep galaxy redshift surveys provide a powerful tool to probe cosmological models. Yet they bring new practical and theoretical challenges in order to exploit the information contained in their data. This dissertation reviews the theoretical interpretation of clustering of galaxies and shear/convergence weak lensing effects by the large scale structure of the Universe in the context of FLRW cosmological models. This interpretation is general in the sense that the effects of the spatial curvature are properly taken into account, thus holding for FLRW Universes with arbitrary content of matter and dark energy. In this context, we consider two-point statistics both in configuration and harmonic spaces, providing general formulae for the two-point correlation function in real and redshift space. We further include wide angle effects and consider the proper distant observer approximation. One main characteristic of photometric galaxy surveys is that they will gain in area and depth, in exchange for a poorer determination of radial positions. In this context splitting the data into redshift bins and using the angular correlation function (ACF) w() and the angular power spectrum (APS) C constitutes a standard approach to extract cosmological information. This dissertation also addresses the problem of constraining cosmological parameters using Bayesian inference techniques from measurements of the ACF and the APS on large scales. Different computational approaches are discussed to accomplish this goal and a detailed model for the ACF at large scales is presented including all relevant effects, namely nonlinear gravitational clustering, bias, redshift-space distortions and photo-z uncertainties. We present an analysis of the large scale ACF of the CMASS luminous galaxies, a photometric-redshift catalogue based on the Data Release 8 (DR8) of the Sloan Digital Sky Survey-III, showing that the ACF can be efficiently applied to constrain cosmology in future photometric galaxy surveys. We also present a similar analysis on simulated data from the Dark Energy Survey (DES), showing that in the near future such analysis will allow us to constrain cosmological models with even high precision. Finally, we also present preliminary work on the position and shear angular correlations in harmonic space for the Onion simulations.