efeitos não-lineares de relatividade geral e matéria escura em galáxias PDF
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UNIVERSIDADEFEDERALDOESPÍRITOSANTO CENTRODECIÊNCIASEXATAS PROGRAMADEPÓS-GRADUAÇÃOEMFÍSICA ÁLEFEDEOLIVEIRAFREIREDEALMEIDA EFEITOS NÃO-LINEARES DE RELATIVIDADE GERAL E MATÉRIA ESCURA EM GALÁXIAS VITÓRIA 2015 ÁLEFEDEOLIVEIRAFREIREDEALMEIDA EFEITOSNÃO-LINEARESDERELATIVIDADEGERALEMATÉRIAESCURA EMGALÁXIAS COMISSÃOEXAMINADORA: Prof. Dr. AlbertoSaa. UniversidadeEstadualdeCampinas Prof. Dr. DaviCabralRodrigues(Orientador). UniversidadeFederaldoEspíritoSanto Prof. Dr. OliverFabioPiattella. UniversidadeFederaldoEspíritoSanto Prof. Dr. JúlioCesarFabris. UniversidadeFederaldoEspíritoSanto VITÓRIA 2015 EFEITOS NÃO-LINEARES DE RELATIVIDADE GERAL E MATÉRIA ESCURA EM GALÁXIAS ÁLEFEDEOLIVEIRAFREIREDEALMEIDA EFEITOS NÃO-LINEARES DE RELATIVIDADE GERAL E MATÉRIA ESCURA EM GALÁXIAS DissertaçãoapresentadaaoProgramadePós- -Graduação em Física do Centro de Ciências Exatas da Universidade Federal do Espírito Santo como requisito parcial para a obten- ção do grau de Mestre em Física, na área de concentraçãodeFísicaTeórica Orientador: Prof. Dr. DaviCabralRodrigues Vitória 06demarçode2015 AosmeuspaisLuizaeMário. ÀminhaesposaEdiane. v Agradecimentos Agradeço primeiramente a Deus, pela vida e pelo sustento durante estes dois anos. Aos meus pais, Luiza e Mário, que sempre me apoiaram em minhas escolhas e decisões. À minha esposa Ediane que sempre prestou solidariedade e compreensão durante todo o meu mestrado. Ao Professor Davi pela oportunidade que me concedeu de estar sob sua orientação, pelos momentos em que se dispôs a me atender solucionando minhas dúvidas e me orientando para uma melhor compreensão do tema deste trabalho. Ao Professor Oliver que também sempre se dispôs a ouvir minhas dúvidas e comentários acerca da proposta estudada por mim nesta dissertação. Aos meus amigos de da pós-graduação: Eddy, Fernando, Adriano, Cássio, Tays, Felipe, Alan sempre compartilhando não somente de física mas também de piadas e momentos de descontração. Agradeço a CAPES pelo apoiofinanceiro. vi “Amentequeseabreaumanovaidéiajamaisvoltaráaoseutamanhooriginal” (AlbertEinstein) vii Resumo A dinâmica de galáxias é normalmente tratada no regime de gravitação newtoniana, poisefeitosnão-linearesderelatividadegeralsãoconsideradosdesprezíveisnessecontexto. Entretanto, algumas propostas recentes têm questionado esse procedimento. Nesta disser- tação revisamos e avaliamos criticamente duas propostas que sugerem que esses efeitos não-linearespoderiamserfortesosuficienteparaeliminaroureduziranecessidadedema- téria escura em galáxias. Além de reforçarmos certas críticas sobre a base teórica destas abordagens, mostramos que fenomenologicamente os procedimentos adotados para uma das propostas não são robustos e podem levar a resultados bem diferentes da observação, emcontrapartidaparaasegundapropostanossostestesapresentamresultadossatisfatórios. Alémdisso, enfatizamosqueoentendimentoatualdedinâmicadegaláxiasnocontextode relatividade geral ainda não é sólido, assim uma precisa avaliação de suas correções nesse contextonecessitademaisatenção. Palavras-chave: matériaescura,relatividadegeral,dinâmicadegaláxias.. viii Abstract Thedynamicsosgalaxiesisusuallyevaluatedwithinnewtoniangravity,sincegeneral relativitynonlineare↵ectsareassumednegligibleinthiscontext. Nevertheless,somerecent proposalsposedoubtsinthisprocedure. Inthisdissertationwereviewandcriticallyevaluate twoproposalsthatsuggestthatthesenonlineare↵ectscouldbestrongenoughtoeliminate thedarkmatternecessityingalaxies. Beyondreinforcingcriticismsonthetheoreticalbasis, we show that the adopted procedures for the first proposal are not phenomenologically robust and may lead to results that significantly di↵er from the observational data, on the otherhandthesecondproposalshowssatisfactoryresults. Futhermore,weemphasizethat thecurrentunderstandingofthegalaxydynamicsinthegeneralrelativitycontextisnotyet robust,henceapreciseevaluationofitscorrectionsisstillinneedforadditionalattention. Keywords: darkmatter,generalrelativity,galacticdynamics. ix Lista de Figuras 3.1 ViaLáctea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2 AgaláxiadeAndrômedaM31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.3 AGrandeNuvemdeMagalhães . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.4 Reproduçãoesquemáticadoproblemado“enrolamento” . . . . . . . . . . . . . . 18 5.1 Órbitarealdosplanetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 6.1 GráficodeV (r,z)paraomodelodeBG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 c 7.1 Curvas de rotação das galáxias DDO 154, ESO116-G12, NGC 3198, NGC 2403, NGC2841eESO287-G13paraosmodelosBGeCT. . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 x
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