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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.43.2020.tde-16012020-172540
Documento
Autor
Nome completo
Riis Rhavia Assis Bachega
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Abdalla, Elcio (Presidente)
Cypriano, Eduardo Serra
Mendes, Carlos Molina
Souza, Carlos Alexandre Wuensche de
Sturani, Riccardo
Título em português
Investigação da física do setor escuro com ondas gravitacionais
Palavras-chave em português
GW170817
Ondas gravitacionais
Setor escuro
Sirenes padrão
Teoria de Horndeski
Resumo em português
No final da década de 1990 constatou se que o universo está passando por uma fase de expansão acelerada, o que sugere a presença de uma componente misteriosa denominada energia escura, que com a matéria escura forma o chamado setor escuro do universo, responsável por cerca de 95$\%$ do conteúdo do mesmo. Ondas gravitacionais podem ser usadas para investigar este setor escuro, complementando os atuais observáveis eletromagnéticos como supernovas tipo Ia e radiação cósmica de fundo. A partir da amplitude da onda gravitacional é possível medir a distância luminosa $d_L$ da fonte geradora e com a contraparte eletromagnética é possível determinar o redshift $z$, podendo assim construir um diagrama $d_L-z$ e medir a história de expansão do universo. Dessa forma, ondas gravitacionais podem ser utilizadas como sirenes padrão. A primeira sirene padrão detectada constituiu se nas ondas gravitacionais originadas da colisão de um par de estrelas de nêutrons do dia 17 de agosto de 2017 (GW170817) em que também se detectou a contraparte eletromagnética (GRB170817A). Com este evento foi possível determinar que a velocidade de propagação das ondas gravitacionais e a velocidade da luz se diferem em uma parte em $10^{15}$, o que permitiu restringir em muito modelos que buscavam explicar a aceleração cósmica por meio de teorias de gravitação modificada. Nesta tese irei apresentar duas aplicações. A primeira será sobre um modelo de unificação do setor escuro oriundo da Teoria de Horndeski, e de como o evento GW170817 impôs fortes restrições a este modelo. A segunda será sobre a simulação de catálogos de sirenes padrão que poderiam ser detectadas pelo futuro Telescópio Einstein e de como esses futuros dados poderiam restringir uma interação no setor escuro.
Título em inglês
Probing Dark Sector Physics with Gravitational Waves
Palavras-chave em inglês
Dark sector
Einstein Telescope.
Gravitational waves
GW170817
Horndeski Theory
Standard sirens
Resumo em inglês
In the end of 1990s it was found that the universe is undergoing an accelerated expansion phase, suggesting the presence of a mysterious component called dark energy, which with dark matter forms the so-called dark sector of the universe, responsible for about 95 $ \% $ of its content. Gravitational waves can be used to investigate this dark sector, complementing current electromagnetic observables such as type Ia supernova and cosmic microwave background. From the amplitude of the gravitational wave it is possible to measure the luminosity distance $d_L$ from the generating source and with the electromagnetic counterpart it is possible to determine the redshift $z$ and thus build a $d_L-z$ diagram and measure the cosmic expansion history. Thus, gravitational waves can be used as standard sirens. The first standard siren detected was gravitational waves originating from the collision of a pair of neutron stars on August 17, 2017 (GW170817) where the electromagnetic counterpart (GRB170817A) was also detected. With this event it was possible to determine that the propagation velocity of gravitational waves and the velocity of light differ in one part by $10^{15}$, which allowed us to restrict in many models that tried to explain the cosmic acceleration through theories of modified gravitation. In this thesis I will present two applications. The first will be about a dark-sector unification model from Horndeski Theory, and how event GW170817 imposed strong constraints on this model. The second will be about simulating standard siren catalogs that could be detected by the future Einstein Telescope and how these future data could constrain dark sector interaction.
 
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Data de Publicação
2020-01-28
 
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