Buracos negros no universo em expansão e a interação entre matéria e energia escuras

Resumo

Nosso entendimento presente da história do universo, construído sobre dados provenientes de medições mais e mais precisas, como a radiação cósmica de fundo e as distâncias de supernovas, nos diz que estamos muito provavelmente vivendo em um universo homogêneo e isotrópico em uma fase de expansão acelerada. O modelo Lambda-›CDM, nosso melhor ajuste às observações até o momento, está longe de ser um modelo satisfatório do ponto de vista teórico, uma vez que não fornece pistas sobre a natureza fundamental das suas principais componentes: a matéria e a energia escuras. Ao dirigirmos a atenção a escalas menores, os problemas se agravam. O modelo Lambda-CDM não inclui a matéria bariônica, e não compreendemos de maneira confiável a formação de estrelas e o seu efeito retroativo sobre a expansão. Portanto, é evidente que o estudo de como sistemas gravitacionalmente ligados sentem a expansão do universo, a partir do colapso da matéria protoestelar até a formação de superaglomerados de galáxias em tempos recentes, é de vital importância para um melhor entendimento do cosmos. Descrever um sistema gravitacionalmente ligado em um universo em expansão é um problema centenário no contexto da Relatividade Geral, que já viu muitas tentativas de se encontrar uma solução. Apesar da sua aparente simplicidade, um entendimento completo dos mecanismos envolvidos quando sistemas realistas e gerais são considerados ainda não foi obtido. Essa situação pode ser contemplada quando, por exemplo, observamos a vasta e contraditória literatura sobre os modelos mais antigos propostos, o que nos mostra que mesmo as soluções aparentemente mais simples são ricas em estrutura e de difícil interpretação. Para atacar esses problemas, tomamos como ponto de partida nossos trabalhos anteriores sobre acreção em buracos negros e modelos para matéria e energia escuras. Assim como nesses trabalhos, continuaremos a analisar tanto soluções exatas como numéricas para a geometria do espaço-tempo, a evolução de objetos compactos nessas métricas e o comportamento da matéria distribuída, desde a vizinhança do objeto até o limite de grandes distâncias, para analisar a conexão com o comportamento cosmológico. O próximo passo é usar a mesma metodologia no contexto de teorias modificadas de gravitação e modelos para o setor escuro provenientes de teorias de campo, a fim de estender os estudos a todas as áreas de aplicação e explorar todas as possibilidades que o método oferece. (AU)