Cosmologia, criação de partículas e redução do setor escuro

Embora a atual condição dinâmica de expansão acelerada do Universo seja fisicamente bem estabelecida no presente, a substância (ou mecanismo) responsável por essa expansão permanece desconhecida. Nesta tese propomos como possível mecanismo para descrever a expansão um novo tipo de modelo cosmológico relativístico, plano, com ``criação de partículas'' e sem energia escura, i.e., com ``redução do setor escuro''. No início do desenvolvimento proposto neste trabalho, consideramos haver criação gravitacionalmente induzida de todas as espécies de partículas componentes do multifluido cosmológico. Assim, o atual estágio acelerado de expansão do Universo pode ser descrito como um efeito da pressão negativa oriunda da criação de quaisquer destas espécies. A cosmologia resultante do modelo hipotético em questão pode ser descrita macroscopicamente no caso geral (quando a taxa de criação do número de partículas é distinta da taxa de criação de entropia) e também cineticamente (além de macroscopicamente) no caso ``adiabático'' (em que as taxas de produção são iguais). Mostramos ainda que, considerado este mesmo caso ``adiabático'', as expressões para pressão de criação e lei de temperatura conhecidos em literatura também podem ser identicamente recuperados. Nossa abordagem inicial sugere a possibilidade de um tratamento cinético gravitacional e quântico (semi-clássico) para a criação, incorporando efeitos de ``back reaction'' para um conjunto arbitrário de componentes dominantes. No entanto, ao longo do desenvolvimento da tese, observou-se que a emulação completa deste modelo com o $\Lambda$CDM é quebrada quando a criação de fótons da CMB (e neutrinos) é levada em conta. Aqui uma nova perspectiva de estudo das distorções da CMB é sugerida. Nestes termos rediscutimos, no âmbito da produção de fótons da CMB no Universo em expansão, a relação temperatura x redshift (termômetro cósmico). Em particular, mostramos que a lei de temperatura estendida pode ser derivada com base em três métodos distintos. O tratamento cinético revela que, considerada a criação ``adiabática'' destes fótons da CMB, o espectro planckiano é preservado no decorrer da expansão; bem como que as anisotropias e distorções no espectro de potência da CMB podem ser tratadas adequadamente. O novo termômetro cósmico sugere um teste crucial ao modelo de concordância cósmica padrão no setor térmico. Por fim, é de se notar que a presente análise abre uma nova janela para investigar a tensão de Hubble uma vez que a criação de todas as componentes altera ligeiramente os resultados da CMB e o histórico de expansão tanto nos primórdios do Universo quanto nos tempos atuais.