Perturbações tensoriais em universos anisotropicamente curvos

• Main Author: Felipe Oliveira Franco
• Other Authors: Thiago dos Santos Pereira .
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Estadual de Londrina. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física. 2017
• Online Access: http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls000215844

Além de se expandir anisotropicamente, o universo pode também ser anisotrópico ao nível de sua curvatura (espacial). Em particular, modelos com curvatura anisotrópica explicam tanto a fenomenologia do modelo ΛCDM quanto a isotropia e homogeneidade da CMB em primeira aproximação (espaço-tempo de fundo). Assim, eles oferecem um exemplo interessante e viável onde o princípio cosmológico não é justificado a partir dos dados observacionais. Neste trabalho extraímos a dinâmica linear das perturbações tensoriais em duas classes de cosmologias com curvatura espacial anisotrópica. Duas dificuldades surgem em comparação com o mesmo cálculo em cosmologias isotrópicas. A primeira delas vem do fato de que as duas polarizações do tensor não se comportam como um campo de spin-2, mas sim como os componentes irredutíveis de spin-0 e spin-1 de um campo tensorial simétrico, transverso e sem-traço, cada um com sua própria dinâmica. A segunda dificuldade acontece porque as perturbações métricas são algebricamente acopladas, e, portanto, não se pode ignorar modos escalares e vetoriais focando apenas nos modos tensoriais — mesmo que estejamos interessado neste último — sob o risco de se obter as equações de movimento erradas. Nós ilustramos nossos resultados encontrando soluções analíticas e avaliando os espectros de potência das polarizações tensoriais em um universo dominado pela radiação. Concluímos com alguns comentários sobre como esses modelos poderiam ser confrontados com experiências futuras sobre polarização da CMB. === Besides expanding anisotropically, the universe can also be anisotropic at the level of its (spatial) curvature. In particular, models with anisotropic curvature and isotropic expansion leads both toa ΛCDM-like phenomenology and to an isotropic and homogeneous CMB at the background level. Thus, they offer na interesting and viable example where the cosmological principle does not follow from the isotropy of observational data. In this work we extract the linear dynamics of tensor perturbations in two classes of cosmologies with anisotropic spatial curvature. Two difficulties arise in comparison to the same computation in isotropic cosmologies. First, the two tensor polarizations do not behave as a spin-2 field, but rather as the spin-0 and spin-1 irreducible components of a symmetric, traceless and transverse tensor field, each with its own dynamics. Second, because metric perturbations are algebraically coupled, one cannot ignore scalar and vector modes and focus just on tensors — even if one is only interested in the latter — under the penalty of obtaining the wrong equations of motion. We illustrate our results by finding analytical solutions and evaluating the power-spectra of tensor polarizations in a radiation dominated universe. We conclude with some comments on how these models could be constrained with future experiments on CMB polarization.