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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

Einstein (1917)Einstein (1917)

Relatividade GeralRelatividade Geral

Universo EstáticoUniverso Estático

Constante CosmológicaConstante Cosmológica

((: : AntigravidadeAntigravidade))

Fundador do primeiro modelo.

Friedmann (1922)Friedmann (1922)

Previsão da Previsão da Expansão doExpansão doUniversoUniverso

Modelo do “Big Bang”.

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

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

COSMOLOGIA: LINHA EVOLUTIVA

1929

1965

1998

Idade Antiga

Idade Média

Idade Moderna

Contemporânea

EXPANSÃO

CMB (3 K)

SNe Ia

ENERGIA ESCURA?

}}

}}1917EINSTEIN

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)

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

Relatividade geral + métrica de FRW:

(1)

(2)

A métrica de FRWA métrica de FRW

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

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

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

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.

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

PRINCIPAIS CANDIDATOS A ENERGIA ESCURA

Campo Escalar - - , V(, V())

Matéria X – (px = w– (px = wx, w < 0)x, w < 0)

Constante Cosmológica -

Vácuo

2+V φ ¿ ¿ 0 ¿

V

Campo Escalar P φ=w φ z ρφ

Ratra & Peebles, PRD, (1988) Steinhardt et al. PRL, (1998)

Matéria X P x=wρx , w< 0

¿a

¿ 2=H o2 [m1+z 3 x1+z 31+w ]¿

.

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 = --

Exemplo: ΛCDM

Redshift de transição:

(depende fortemente de Ωm)

Parâmetro de Desaceleração:

Einstein-de Sitter

ΛCDM

Distância

Distância

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)

Union 307

(Kowalski et al. 2008)

Módulo da distância

Oscilações Acústica Bariônica

(Einsenstein et al. 2005)

Pequeno excesso de densidade na distribuição de bárions escala do horizonte acústico.

A idade do Universo

Objetos mais velhos fornecem um limite inferior

sobre t(z).

The globular cluster Messier 2

Início de tudo!

Dados de SNe Ia e resultados: Union (307 events)

SNe + CMB + LSS + Raio-X 0.7

m 0.3

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).

+ BAO

m = 0.24 = 0.69e ≈0.07

m = 0.27 = -1.04

... Jj

Ao delimitarmos as propriedades da energia escura (ACELERAÇÃO DO UNIVERSO), estaremos ao mesmo tempo testando a própria TRG.

“A coisa importante é não parar de questionar. A curiosidade tem suas próprias razões para existir... Nunca perca a sagrada curiosidade.”