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Observatório Nacional – ONPos Graduação de Astronomia
Ministério da ciência e tecnologia - MCT
A aceleração do Universo
Maria Aldinêz Dantas
Rio de Janeiro – RJ30/06/2010
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Einstein (1917)Einstein (1917)
Relatividade GeralRelatividade Geral
Universo EstáticoUniverso Estático
Constante CosmológicaConstante Cosmológica
((: : AntigravidadeAntigravidade))
Fundador do primeiro modelo.
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Friedmann (1922)Friedmann (1922)
Previsão da Previsão da Expansão doExpansão doUniversoUniverso
Modelo do “Big Bang”.
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Hubble (1929)Hubble (1929)
Descoberta da Expansão do UniversoDescoberta da Expansão do Universo
HHo = 400-500 km.s = 400-500 km.s-1-1.Mpc.Mpc-1-1
ttoo ~ 1/H ~ 1/Hoo = 2 bilhões de anos = 2 bilhões de anos v=H od
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Riess et al. (1996) HRiess et al. (1996) Ho = 72 = 72 8 km/s/Mpc 8 km/s/Mpc
ttoo ~ 14 bilhões de anos ~ 14 bilhões de anos
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COSMOLOGIA: LINHA EVOLUTIVA
1929
1965
1998
Idade Antiga
Idade Média
Idade Moderna
Contemporânea
EXPANSÃO
CMB (3 K)
SNe Ia
ENERGIA ESCURA?
}}
}}1917EINSTEIN
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Energia Escura: Genealogia
Energia Escura
EstimativasDinâmicas
Anisotropia da CMB
Supernova Idade do universo
qo < 0
Inflação
Total= 1
m = 0.3
to ~ 14 Gyr (z = 0)
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Energia escura
CDMCDM
teoria de unificação (CG e GCG)
teorias modificadas
DGPModelo Cardassiano
Segue de um princípio de mínima ação =
Ação de Einstein-Hibert +Ação da matéria
Expansão Acelerada do Universo
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Relatividade geral + métrica de FRW:
(1)
(2)
A métrica de FRWA métrica de FRW
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Tempo pre
sente Universo PlanoUniverso Plano
Universo FechadoUniverso Fechado
Universo AbertoUniverso Aberto
Tam
anh
o do U
niverso
Tempo70 bilhões de anos
Tam
anh
o do U
niverso
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Parâmetro da Equação de estado
Caso geral, a densidade varia com o tempo da seguinte forma
(5)
(4)
(3)
(6)
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Evolução da densidade de radiação, matéria e energia escura com o redshift
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Como acelerar o Universo?Como acelerar o Universo?
• Relatividade Geral:Relatividade Geral:
)(3
1DEmDEP
PDE < 0 !
00
a 0
aa=−
43πG ρm+ρDE3Pm3PDE
aa=−
43πG ρ+3P
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No contexto da TRG
• Matéria Normal:Matéria Normal: implica desaceleração. Gravidade é atrativa!
Pressão Negativa Acelera o Universo!
Energia Escura ou quintessênciaEnergia Escura ou quintessência
A densidade de energia é positiva, mas a pressão é negativa.
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tempo
Newton
a∝−G ρ+3p Einstein
tempo
a0ρ+3p0
Energia Escura?
acelerado
fator de escala R
fator de escala R
3 0p normal
a 0
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PRINCIPAIS CANDIDATOS A ENERGIA ESCURA
Campo Escalar - - , V(, V())
Matéria X – (px = w– (px = wx, w < 0)x, w < 0)
Constante Cosmológica -
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Vácuo
2+V φ ¿ ¿ 0 ¿
V
Campo Escalar P φ=w φ z ρφ
Ratra & Peebles, PRD, (1988) Steinhardt et al. PRL, (1998)
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Matéria X P x=wρx , w< 0
¿a
¿ 2=H o2 [m1+z 3 x1+z 31+w ]¿
.
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Constante cosmológica
Não se aglomera: não pode ser detectada nas determinações de m
Expansão acelerada: qo = m/2 - (Consistente com as SNe em 99.7%)
Idade do Universo compatível com as datações dos aglomerados globulares
P = --
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Exemplo: ΛCDM
Redshift de transição:
(depende fortemente de Ωm)
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Parâmetro de Desaceleração:
Einstein-de Sitter
ΛCDM
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Distância
Distância
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O Problema da Constante CosmológicaO Problema da Constante Cosmológica
|ρ| ≈ 10-47 GeV4
(Observações Cosmológicas)
‹ρv› ≈ 1071 GeV4
(Teoria Quântica de Campos)
‹ρv› = 10120|ρ| S. Weinberg, Rev. Mod. Phys, 61, 1 (1989)
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Union 307
(Kowalski et al. 2008)
Módulo da distância
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Oscilações Acústica Bariônica
(Einsenstein et al. 2005)
Pequeno excesso de densidade na distribuição de bárions escala do horizonte acústico.
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A idade do Universo
Objetos mais velhos fornecem um limite inferior
sobre t(z).
The globular cluster Messier 2
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Início de tudo!
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Dados de SNe Ia e resultados: Union (307 events)
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SNe + CMB + LSS + Raio-X 0.7
m 0.3
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Dados de idades: (Dantas and Alcaniz 2009, arXiv: 0901.2327 [astro-ph])
m = 0.10 = -0.46
m = 0.05 = 0.25 e ≈ 0,7
Z = 0.11 – 1.84
R. Jimenez, et al. (2004).
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+ BAO
m = 0.24 = 0.69e ≈0.07
m = 0.27 = -1.04
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![Page 36: Observatório Nacional – ON Pos Graduação de Astronomia Ministério da ciência e tecnologia - MCT A aceleração do Universo Maria Aldinêz Dantas Rio de Janeiro.](https://reader035.fdocumentos.tips/reader035/viewer/2022062307/552fc0f8497959413d8b4a2f/html5/thumbnails/36.jpg)
... Jj
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Ao delimitarmos as propriedades da energia escura (ACELERAÇÃO DO UNIVERSO), estaremos ao mesmo tempo testando a própria TRG.
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“A coisa importante é não parar de questionar. A curiosidade tem suas próprias razões para existir... Nunca perca a sagrada curiosidade.”