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Previous issue date: 2018-07-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Observações astronômicas realizadas nos últimos 20 anos envolvendo supernovas
do tipo Ia, radiação cósmica de fundo e estruturas em grandes escalas, indicam que o Universo é descrito por um modelo cosmológico espacialmente plano e que se encontra atualmente em um estágio de expansão acelerada. A causa da aceleração é desconhecida e constitui um dos maiores desafios para a física moderna. O modelo que melhor descreve os dados, ACDM (modelo cosmológico com constante cosmologica mais matéria escura), apresenta inconsistências teóricas e, devido a esses problemas, a comunidade científica especializada vem propondo cenários alternativos ao modelo ACDM que possam ao mesmo tempo ajustar os dados observacionais e ter alguma fundamentação teórica consistente. Entre as alternativas á constante cosmológica é comum atribuir graus de liberdade adicionais para
novas e exóticas formas de matéria com pressão negativa chamada de energia
escura. Nesta tese, investigamos possíveis conexões entre cosmologia, gravitação
e termodinâmica. Primeiro investigamos como estatísticas não-gaussianas
combinadas com um cenário de gravitação entrópica pode afetar a dinâmica
do Universo. Encontramos que essses cenários levam a uma modifição na
constante de gravitação, que pode tornar o campo gravitacioaml mais fraco
ou forte em grandes escalas. Comparamos nosso modelo de Universo com dados
de Supernovas tipo Ia, oscilações acústicas bariônicas, taxa de expansão
do Universo, e a função de crescimento das pertubações lineares da matéria.
Em uma segunda parte, investigamos como limites impostos pelas condições de instabilidade termodinâmica pode restringir teoricamente modelos de
energia escura. Mostramos que se fluidos escuros com uma equação de estado
satisfazem essas condições de estabilidade, tal exigência coloca dificuldades
sobre a existência de tais modelos. Comparando os vínculos termodinâmicos
com os vínculos observacionais, notamos que uma porção muito significativa
do espaço paramétrico para uma energia escura dinâmica é excluido quando
comparado com as restrições impostas termodinâmicas. Acreditamos que
esse resultado pode ser um passo importante na modelagem fenomenológica
da energia escura. / Astronomical observations performed in the last 20 years involving type
Ia Supernovae, cosmic microwave background and large scales structures, indicate that the Universe is described by a spatially flat cosmological model
and is currently in an accelerated expansion state. The cause of the acceleration is unknown, and this is one of the greatest challenges in modern physics. The model that better describes the data, the ACDM model, presents technical inconsistencies, and because of these problems, the scientific community has been proposing alternative scenarios to ACDM model, which can simultaneously fits the observational data and have some consistent theoretical framework. Among the alternatives to a cosmological constant is common to assign additional degrees of freedom for new and exotic forms of matter with negative pressure called dark energy. In this thesis, we investigate the possible connections between cosmology, gravitation, and thermodynamics. We first investigate how thermodynamics beyond the Boltzmann-Gibbs statistics (non-Gaussian statistics) in combination with an entropic gravitational scenario can affect the dynamics of the Universe. We find that these scenarios lead to a change in the gravitational constant, which can make the gravitational field weaker or stronger at large scales. We compare our model of Universe with data from type Ia Supernovae, baryon acoustic oscillations (BAO), the rate of expansion of the University, and the growth function of the linear perturbations of matter. In the second part, we investigate how the limits imposed by the conditions of thermodynamic stability, can constrain theoretically dark energy models. We show that, if dark fluids with ! < 0 satisfy these conditions of stability, such requirement poses difficulties on the existence of such models. Comparing our thermodynamic limits with the observational constraints, we note that a very significant portion of the parametric space for a dynamical dark energy model is excluded when compared to the thermodynamic constraints. We believe this result can be an important step in modeling phenomenological of dark energy.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/7115 |
| Date | 27 July 2018 |
| Creators | Nunes, Rafael da Costa |
| Contributors | Ananias Neto, Jorge, Abreu, Everton Murilo Carvalho de, Barboza Junior, Edésio Miguel, Pinto, Clifford Neves, Mandes, Albert Carlo Rodrigues, Oliveira Neto, Gil de |
| Publisher | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Programa de Pós-graduação em Física, UFJF, Brasil, ICE – Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFJF, instname:Universidade Federal de Juiz de Fora, instacron:UFJF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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