Examinando por Materia "Energía oscura"

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    Colapso esférico en diferentes modelos de energía oscura
    (Universidad del Valle, 2023) Ibarbo Perlaza, Pedro Martin; Valenzuela Toledo, César Alonso
    En este trabajo, se investigó el proceso de formación de estructuras dentro del marco del modelo de colapso esférico. Se exploraron diversos modelos cosmológicos que incorporan ecuaciones de estado dinámicas para la energía oscura, con el propósito de evaluar los efectos de estas ecuaciones en la formación de estructuras a gran escala en el Universo. Se utilizó la hidrodinámica newtoniana para derivar las ecuaciones de evolución de las perturbaciones de materia y, a partir de estas, se calcularon los parámetros que caracterizan el modelo de colapso esférico: el factor de crecimiento lineal D+, la sobredensidad crítica δc y la sobredensidad virial ∆vir. Se observó que, independientemente del modelo considerado, D+, δc y ∆vir siempre estuvieron muy cerca de los valores obtenidos para el modelo estándar ΛCDM. Lo mismo ocurrió para el radio virial yvir. Finalmente, se aplicó el formalismo Press-Schechter para examinar el número predicho de halos de materia oscura en los diferentes modelos. Se encontró que, en general, este valor puede ser mayor, igual o menor que en el modelo ΛCDM, con una fuerte dependencia en el rango de masas estudiado.
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    Dinámica cosmológica del campo escalar con acoplamientos de tipo no mínimo y de Gauss-Bonnet [recurso electrónico]
    (Universidad del Valle, 2017) Jiménez Torres, Diego Fernando; Granda, Luis Norberto
    El gran suceso observacional, contrario a toda expectativa, de que la expansión actual del universo es acelerada, ha abierto uno de los problemas mas enigmáticos y profundos de la física. La extra~na aceleración ha sido atribuida a algo que genéricamente se ha denominado energía oscura. Una linea de trabajo que ha buscado resolver el problema esta basada en las teorías de campo escalar-tensorial, las cuales emplean un campo escalar acoplado no mínimamente con la geometría. En este trabajo se estudian soluciones de energía oscura para un modelo de campo escalar con acoplamientos de tipo no mínimo (NMC) y de Gauss-Bonnet (GB).
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    Energía oscura con campos vectoriales de Gauge
    (Universidad del Valle, 2023) Varela Álvarez, Melissa; Valenzuela Toledo, César Alonso; Orjuela Quintana, John Bayron
    Uno de los desafíos más importantes de la cosmología moderna es explicar, desde el punto de vista fundamental, las razones por las cuales el universo hoy en día se expande de forma acelerada. Desde el punto de vista teórico, se han propuesto diversos modelos que se pueden clasificar en dos grupos: aquellos que adicionan un fluido exótico denominado energía oscura y aquellos que modifican la teoría de la gravedad. Dado que, la mayoría de modelos del segundo grupo ha tenido problemas observacionales, en el presente trabajo se estudia un modelo de energía oscura basado en campos vectoriales de gauge acoplado a la materia oscura. Para el análisis respectivo se usa el método de los sistemas dinámicos, encontrando así los puntos críticos del sistema y estudiando su estabilidad. Además, se realiza la solución numérica del sistema de ecuaciones diferenciales y se obtiene la evolución cósmica de los parámetros de densidad y las ecuaciones de estado efectivas, encontrando una ecuación de estado dinámica para la energía oscura, la cual depende fuertemente de uno de los parámetros involucrados en la función que acopla a la energía oscura y la materia oscura.
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    Estudio de la energía oscura en el marco de la gravitación modificada y el principio holográfico
    (Universidad del Valle, 2023) Rojas Chacón, Germán Darío; Granda Velásquez, Luis Norberto
    Se plantea el análisis de diversos escenarios que podrían acercarnos al entendimiento de la energía oscura en el universo. Inicialmente se estudia el comportamiento general de modelos de gravedad modificada tipo f(R) en el marco del principio holográfico analizando las ecuaciones de campo asociadas y la dinámica cosmológica a partir de un sistema dinámico. Seguidamente, los resultados obtenidos se aplican al modelo f(R) de Hu-Sawicki, y se propone una expansión analítica del modelo alrededor de ΛCDM para posteriores análisis perturbativos. Finalmente se sugiere un modelo exponencial f(R) para el cual se determinan las condiciones básicas de viabilidad, así como aquellas necesarias para cumplir los requerimientos de Sistema Solar, y se analiza el sistema dinámico asociado. Igualmente se efectúa una aproximación analítica de la tasa de Hubble del modelo alrededor de ΛCDM a partir de la cual se estudia la evolución de los distintos parámetros cosmológicos, y se calcula la tasa e índice de crecimiento de perturbaciones de materia. Haciendo uso de la aproximación analítica hallada para el parámetro de Hubble se calcula el espectro de potencias de materia por medio del código EFCLASS. Se concluye que las alternativas presentadas pueden describir la dinámica de la energía oscura en el universo desde una perspectiva geométrica en el marco holográfico y a su vez explicar la evolución cosmológica de los diferentes sectores de energía. Adicionalmente, el modelo f(R) propuesto puede explicar la evolución de las perturbaciones de materia manteniendo a su vez una diferencia con el modelo cosmológico estándar, la cual podría verificarse en observaciones futuras a bajo redshift.
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    Expansión acelerada del universo con Modelos Escalar-Tensoriales.
    (2019-10-31) Granda Velasquez, Luis Norberto
    La cosmología actual presenta dos retos muy importantes tanto para la física como para la ciencia moderna. Estos son el problema de la energía oscura que exige la existencia de un nuevo tipo de materia de presión negativa, o de la modificación de relatividad general a distancias cosmológicas y el problema de la inflación cósmica, que trata de resolver los problemas del Big Bang, y a los cuales se dedican importantes experimentos observacionales y estudios teóricos den los grandes centros de investigación en el mundo. El descubrimiento de la expansión acelerada del universo ha dado lugar a numerosas investigaciones que tratan de explicar el origen de este fenómeno. Para abordar este problema se han propuesto diferentes modelos de campos escalares de energía oscura, como los modelos de quintessence, tachyon, dilaton, k-essence, los cuales describen la energía oscura con una ecuación de estado mayor que -1. Por otro lado, recientemente se han hecho mediciones más precisas del parámetro de Hubb (H) que favorecen un universo en una fase de expansión tipo phantom, lo cual implica una revisión tanto del modelo estándar actual con la constante cosmológica, como de los modelos dinámicos con campos escalares de quintaescencia, dado que éstos últimos no podrían dar cuenta de una ecuación de estado por debajo -1. Esto tendría fuertes implicaciones ya que se podría descartar
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    Explorations in the dark side of the universe
    (Universidad del Valle, 2024) Orjuela Quintana, John Bayron; Valenzuela-Toledo, Cesar A.
    Throughout history, humans have exhibited an inexhaustible curiosity about their environment, its components, and abstractions. Science is the humankind instrument to convert this curiosity into knowledge. When the acquired knowledge is mastered, it evolves into wisdom. This practice has been the primary force propelling human progress since ancient times. From the earliest advancements in geometry, arithmetic, and mechanics inscribed on stone tablets, laying the groundwork for architectural marvels, to the principles underpinning rela- tivity and quantum mechanics, upon which technologies like the geo-positioning system (GPS) and magnetic resonance imaging (MRI) rely, science has never been the foremost priority of any civilization. However, while only a handful of passionate individuals have genuinely ap- preciated and delved into the sciences and their accomplishments, the fruits of their endeavors have benefited countless others. The contributions of these dedicated scientists have greatly enriched the vast reservoir of knowledge and wisdom that we now possess. Cosmology, the exploration of our Universe as a physical system encompassing its origin, evolution, and ultimate fate, has been a source of fascination for numerous scientists. While we have reached a point where we possess paradigms to construct instruments for observation and theories to interpret much of the observable Universe, several details remain elusive, such as the principles behind the existence of dark matter and dark energy. As a cosmologist in 2024, with aspirations to attain a doctoral degree in Physics, I find myself pondering: "How can I honor the tireless efforts of my predecessors and current colleagues while contributing to the advancement of cosmology?" Regrettably, I have yet to discover a definitive answer to this question. Therefore, during my postgraduate studies, I have resolved to delve deeply into various topics, seeking novel techniques and approaches to unravel the profound mysteries of our Universe. This dissertation comprises five chapters, each covering the topics I explored during my doctoral studies.
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    Gas de Chaplygin en teorías escalar-tensoriales de energía oscura
    (Universidad del Valle, 2014) Parra Cerquera, Gustavo Adolfo; Granda Velásquez, Luis Norberto
    se estudian las características de la energía oscura para un acople cinético no mínimo a la curvatura y un acoplamiento de Gauss-Bonnet, utilizando tres modelos: gas de Chaplygin con una relación entre la densidad y la presión de la forma. Se estudia dos casos diferentes, potencial nulo y potencial no nulo, para los cuales se determinan las condiciones del campo escalar para satisfacer la ecuación diferencial. Además, se parte de un campo escalar directamente proporcional al logarítmo natural del factor de escala y un potencial dependiente del cuadrado del parámetro de Hubble, con el fin de mostrar que siempre y cuando se cumplan ciertas restricciones en los parámetros del modelo, se satisface la solución para cualquier escogencia físicamente posible del parámetro de Hubble.
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    Inflación y energía oscura en un modelo escalar-tensorial con acoplamientos cinético, no mínimo y de Gauss-Bonnet
    (Universidad del Valle, 2020) Jiménez Torres, Diego Fernando; Granda Velásquez, Luis Norberto
    Los datos observacionales más recientes ponen de manifiesto la existencia de dos fases de expansión acelerada del universo, las cuales son asociadas a la inflación cósmica y a la energía oscura. A pesar de los esfuerzos teóricos por explicar la expansión acelerada, su naturaleza exacta aún sigue siendo un misterio que desafía a cosmólogos y físicos en general. Una línea de trabajo que ha buscado resolver este problema está basado en las teorías de campo escalar-tensorial, las cuales permiten la descripción de fases de expansión acelerada y, por tanto, constituyen una alternativa promisoria para el estudio del universo temprano y tardío. En este trabajo se estudian soluciones de inflación y energía oscura para un modelo de campo escalar con acoplamientos cinético, no mínimo (NMC) y de Gauss-Bonnet (GB). Las ecuaciones de campo de dicho modelo se calculan bajo la hipótesis de un universo isótropo, homogéneo y espacialmente plano. Con estas ecuaciones se desarrolla un mecanismo de reconstrucción que permite obtener el potencial y los acoplamientos para cualquier escenario cosmológico. En particular se estudia el modelo en ausencia de potencial, donde se obtienen soluciones de tiempo tardío que pueden ser ajustadas apropiadamente para describir escenarios con fase de quintaesencia y phantom. Adicionalmente, se obtiene el sistema autónomo y se analiza las propiedades de estabilidad de los puntos críticos correspondientes a comportamientos del universo tanto en épocas tempranas como tardías. En la última parte se presenta el formalismo de perturbaciones cosmológicas utilizando la relación de este modelo con las teorías más generales de segundo orden conocidas como Galileos Generalizados, y se estudia el papel de los acoplamientos en el espectro de potencias de perturbaciones escalar y tensorial. Además, se introduce el formalismo de multiplicadores de Lagrange en el contexto de gravedad modificada y se obtienen soluciones inacionarias viables. La compatibilidad con los datos observacionales provenientes diferentes fuentes (Planck y BICEP2/Keck-Array data) es obtenida en varios rangos de parámetros libres del modelo.
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    Modelo de gravedad modificada para la enegía oscura
    (Universidad del Valle, 2013) Castro Rodríguez, Darwin Francisco; Granda Velásquez, Luis Norberto
    El fenómeno de la Energía Oscura es uno de los problemas más interesantes de la física moderna [3, 4, 8, 15]. Para su explicación se han propuesto diferentes teorías, entre ellas está el estudio de la gravedad modificada F(R) la cual es una alternativa interesante. Motivado en este enfoque se realizó un estudio de los modelos cosmológicos F(R), los cuales son extensiones naturales de la Relatividad General (RG) con funciones arbitrarias del escalar de Ricci. Se encontraron condiciones para el modelo propuesto por el profesor Norberto Granda, de tal forma que cumplieron con las exigencias que se dieron en cada uno de los capítulos; es decir, se hallaron soluciones que dan lugar a expansión acelerada en tiempos tardíos y una posible unificación en la época de materia con la consiguiente transición a la fase de expansión acelerada.
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    Modelo escalar- tensorial y soluciones singulares de tiempo tardío
    (Universidad del Valle, 2014) Dorado Saldarriaga, Stefani Lyzeth; Granda Velásquez, Luis Norberto
    Se estudió un modelo de campo escalar con acoplamiento cinético y de Gauss-Bonnet (GB) teniendo en cuenta singularidades futuras en el escenario del quintom, en el cual la ecuación de estado ha cruzado la frontera de la constante cosmológica y se propone la energía oscura como responsable de la expansión acelerada del Universo. Considerando una acción con estos acoplamientos, haciendo uso de la métrica de Friedmann-Robertson-Walker (FRW) y suponiendo además un universo homogéneo, se hallaron las ecuaciones de movimiento del Universo.