Um universo fluido: aplicação de alguns integrais termodinâmicos às equações de Friedmann

Abstract

O trabalho descrito neste texto baseia-se em conceitos ao alcance de qualquer um com um conhecimento simples de matemática e física. No Universo existem várias entidades, como a matéria, a radiação e energia negra, cada uma com características diferentes e cada uma interferindo na evolução do Universo de maneira diferente. A matéria negra, teorizada em 1934, tem sido uma das áreas mais estudadas em Relatividade Geral. Recentemente, com o auxílio da teoria da Supersimetria, foi postulada o que poderá ser a partícula de matéria negra. Os valores de massa desta partícula ainda não são conhecidos com precisão. Apesar disso, conhecem-se os limites da massa desta partícula. O Universo é uniforme em larga escala, portanto, este trabalho, baseou-se num modelo em que cada uma destas entidades se comporta como um fluido uniforme. Um gás fluido difere de um gás de poeira pela presença de uma pressão, que interfere com as equações de Friedmann. Esta pressão deve ser calculada através de um conjunto de equações da física estatística. A massa das partículas de um gás interfere com as propriedades termodinâmicas deste, como a pressão, que, por sua vez, interfere com a evolução do universo a larga escala, cujas consequências serão estudadas neste trabalho. O primeiro capítulo descreve algumas bases da Relatividade Restrita e um pouco do formalismo usado. No segundo capítulo, descreve-se um pequeno resumo da Relatividade Geral e uma visão simples de como chegar às equações diferencias desta. O terceiro capítulo é reservado à aplicação dessas equações diferenciais ao universo e algumas das soluções obtidas para um universo Homogéneo e Isotrópico a grande e pequena escala. Enquanto que os três capítulos anteriores se restringem à área da Cosmologia, o quarto capítulo descreve equações da termodinâmica, ou física estatística, para gases, que permitirão obter as grandezas necessárias para as equações obtidas no capítulo três. O quinto capítulo descreve o trabalho realizado na simulação a partir dos dados obtidos pela WMAP e apresenta as respectivas conclusões.