observatório nacional – on pos graduação de astronomia ministério da ciência e tecnologia -...
TRANSCRIPT
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)
Clique para editar o estilo do subtítulo mestre
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.”