Resumo
A Relatividade Geral tem se mostrado a teoria mais adequada para a descrição dos fenômenos gravitacionais. Ela é aplicada com sucesso numa vasta classe de situações, desde a descrição de estrelas isoladas, em distâncias típicas do sistema solar, até a cosmologia, que lida com as maiores distâncias já observadas. O estudo de perturbações em Relatividade Geral é um formidável instrumento para estudar problemas concretos e compreender desde a estrutura de objetos astrofísicos (onde são previstas, entre outros fenômenos, ondas gravitacionais), até a possibilidade de se descrever processos físicos no início do Universo, permitindo-nos apreciar a maior parte da história cósmica. A Gravitação Quântica, por outro lado, nos permite falar sobre a Teoria Unificada de todas as interações, além de tornar possível a compreensão da questão da própria formação da explosão inicial, o que não pode ser feito apenas dentro do contexto da Relatividade Geral. Neste caso, a Teoria de Cordas é que deve ser formulada de modo a podermos testar sua validade. Um dos problemas mais importantes neste contexto é o da constante cosmológica, extremamente pequena, mas que explicaria o Universo em expansão acelerada, conforme foi verificada através da observação de supernovas. Deste modo, buscamos a compreensão de questões envolvendo a Teoria da Gravitação de "Einstein e sua quantização, assim como aplicações destas e de teorias de campos em contextos cosmológicos. O estudo das ondas gravitacionais está intimamente ligado à previsão da evolução temporal de pequenas perturbações no campo gravitacional de uma estrela (ou de um buraco negro, ou ainda um objeto astrofísico grande). Os chamados Modos Quase-Normais são soluções das equações de onda, na presença do campo gravitacional de fundo da estrela, que devem dominar a propagação e evolução de pequenas perturbações. Manipulá-los com segurança é, portanto, essencial para a previsão das características dos sinais provenientes, ou que passaram, por determinados objetos astrofísicos longínquos. Comprovações da Teoria de Cordas através da previsão de fatos observacionalmente importantes são o alvo mais premente a ser alcançado. Para isto, atentamos a soluções que possam desempenhar um papel importante na cosmologia e na formação do universo, assim como em sua descrição como um todo. Hoje isto é feito, de modo geral através da Teoria das Branas. Uma série de problemas se colocam, apresentando-se ao mesmo tempo como questões e como propostas, como por exemplo a questão se há atalhos para ondas gravitacionais através de caminhos fora de nosso universo. Paralelamente, uma das questões mais importantes envolve o fato de haver uma constante cosmológica positiva. O estudo desta constante passa pela relação entre o espaço de de Sitter e uma Teoria de Campos invariante de escala na beirada do Universo. A cosmologia teórica e observacional, apesar dos grandes avanços obtidos em anos recentes, ainda enfrenta tremendos desafios. Um bom exemplo é a teoria inflacionária do universo, que resolve alguns grandes problemas, mas cria outros: por exemplo, qual o modelo concreto de inflação, e como distinguir entre modelos semelhantes? O que podemos concluir com respeito a teorias físicas a altíssimas energias? Animados por essas questões, temos pesquisado efeitos quânticos no início do Universo e suas consequências observacionais. Outra área de pesquisa de nosso grupo intimamente ligada ao tema já mencionado de Teorias de Cordas e Constante Cosmológica, é a energia escura. Recentemente, a observação de que o universo passa por período de expansão acelerada causou grande furor na comunidade teórica. A confirmação dessa observação significa que a maior parte do Universo não é composta de matéria normal ou escura (do tipo encontrada em estrelas, galáxias e em torno dessas), mas por alguma misteriosa forma de matéria com pressão negativa, apelidada de "energia escura", ou ainda " quintessência". As teorias que poderiam dar conta de tal tipo de matéria ainda engatinham, e os modelos concretos ainda são muito rudimentares. Muito trabalho está sendo feito no sentido de obter teorias mais naturais que dêem conta dessa energia escura, assim como para derivar as consequências observacionais dessasteorias. (AU)
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