Examinando por Materia "Cosmología"
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Publicación Acceso abierto Campos vectoriales en modelos cosmológicos inflacionarios.(2018-04-23) Valenzuela Toledo, Cesar Alonso; Motoa Manzano, Josué; Bueno Sánchez, Juan CarlosEl estudio de las propiedades estadísticas de las anisotropías en la radiación cósmica de fondo (RCF), es un problema fundamental en cosmología, ya que su estudio permite discriminar entre los diferentes modelos cosmológicos inflacionarios propuestos para la formación de las estructuras a gran escala. En el contexto de la cosmología estándar, los modelos cosmológicos más aceptados son aquéllos que suponen que la función de distribución de las fluctuaciones primordiales (estudiadas desde el punto de vista teórico a través de la perturbación primordial en la curvatura \zeta y desde el punto de vista observacional a través del contraste en la temperatura de la RCF \delta T/T0) es adiabática, casi gaussiana, invariante de escala y además preserva la isotropía y la homogeneidad estadísticas. No obstante, existen indicaciones observacionales que sugieren que el espectro de perturbaciones impreso en el fondo cósmico de microondas presenta desviaciones significativas con respecto a la gaussianidad, homogeneidad e isotropía estadística [1,2]. Tales observaciones constituyen las ya bien conocidas anomalías de la radiación cósmica de fondo [1,2]. La relevancia de las anomalías del fondo cósmico en el desarrollo de este proyecto radica en que, según se ha especulado con base en el análisis de los datos observacionales, algunas de ellas podrían ser explicadas si se incluyen campos vectoriales en la dinámica inflacionaria. En este sentido, durante el desarrollo del proyecto se estudiaron diversos modelos inflacionarios con campos vectoriales [3,4,5]; en algunos casos se analizó si es posible obtener un periodo inflacionario [5], en otra situación se estudiaron sus simetrías [4] y en otros casos se analizaron desviaciones del comportamiento gaussiano e isótropo en la distribución de las fluctuaciones de la perturbación primordial en la curvatura \zeta [3]. El resultado mas importante del proyecto de investigación corresponde al artículo de la referencia [3], donde se presenta un método de evaluación de los efectos de los campos vectoriales en las funciones de correlación. Particularmente, en este trabajo se calcularon las funciones de correlación de dos y tres puntos la perturbación primordial en la curvatura. En concreto, se utilizó el espectro de potencias de la perturbación en la curvatura parametrizado de la siguiente forma: P_\zeta(\vec{k})\equiv P_\zeta(k)\left[1+g_\zeta(k)(\hat{n} \cdot \hat{k} )^2 \right], donde g_\zeta es el parámetro de anisotropía estadística y \hat{n} un vector unitario que apunta en la dirección preferencial y luego, utilizando el formalismo \delta N, se calculó el parámetro de no gaussianidad f_{\rm NL} en el biespectro B_\zeta y se determinaron los efectos de dependencia de escala y de forma parametrizados a través de g_\zeta(k). Los resultados de este trabajo indican que los efectos de los campos vectoriales en las funciones de dos y tres puntos son muy pequeños, prácticamente indetectables cuando se consideran los valores observados para el parámetro g_\zeta.Publicación Acceso abierto Colapso esférico en diferentes modelos de energía oscura(Universidad del Valle, 2023) Ibarbo Perlaza, Pedro Martin; Valenzuela Toledo, César AlonsoEn 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.Publicación Acceso abierto Cosmología de tiempo tardío para un campo escalar con acoplamientos cinético y de Gauss-Bonnet(Universidad del Valle, 2016) Loaiza Acuña, Edwin; Granda Velásquez, Luis NorbertoEn esta tesis se estudian las soluciones de tiempo tardío para un modelo de campo escalar con acoplamientos cinético a la curvatura y del campo escalar al invariante de Gauss-Bonnet, con el fin explicar el fenómeno de la expansión acelerada del Universo. Inicialmente se hallan varias soluciones cosmológicas exactas que muestran las fases de desaceleración, aceleración e incluso la fase fantasma. Estas fases son necesarias para la explicación satisfactoria de la inflación temprana, así como la fase actualmente observada de la aceleración (super-aceleración) en el universo de tardío. Dichas soluciones son posibles dadas las restricciones que se impone a los acoples de Gauss- Bonnet y cinético no-mínimo, basados en los límites asintóticos de las ecuaciones de Friedmann generalizadas. Se estudia un escenario quitom con y sin singularidades Big RIP. Una elección específica del acople de Gauss-Bonnet, donde el cuadrado del parámetro de Hubble proporcional al término cinético, permite la reconstrucción del modelo para una evolución cosmológica adecuada. Para una nueva solución hallada, se pueden describir tres fases de expansión del universo que van desde ley de potencias, que describe un universo dominado por materia, hasta expansión tipo phantom con super aceleración.Publicación Acceso abierto Detección directa del neutralino como candidato de materia oscura en el MSSM(Universidad del Valle, 2014) Velasco Hernández, Andrés Felipe; Bernal Hernández, Nicolás; Ocampo Durán, HernánLa materia oscura se ha propuesto como solución a distintos fenómenos observados en el universo en los que se puede concluir que hay más materia de la que conocemos. El problema de esta nueva materia es que sólo se conocen algunas de sus propiedades más no de qué está compuesta pues actualmente en el Modelo Estándar de partículas no hay ninguna partícula capaz de explicar estos comportamientos. En este trabajo se estudia la propuesta del neutralino como candidato de Materia Oscura, el cual como consecuencia de imponer la simetría R en el MSSM hace que sus propiedades puedan explicar los comportamientos observados del universo correspondientes a materia adicional.Publicación Acceso abierto Dinámica cosmológica del campo escalar con acoplamientos de tipo no mínimo y de Gauss-Bonnet [recurso electrónico](2019-10-03) Jiménez Torres, Diego Fernando; Granda, Luis Norberto (Director de Tesis o Trabajo de Grado)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).Publicación Acceso abierto Einstein y su recepción en Colombia.(2011-10-14) Martínez Chavanz, ReginoNos proponemos dilucidar determinados aspectos filosóficos, matemáticos y físicos de la teoría de la relatividad, los cuales han podido jugar el papel de factores estimulantes o disuasivos para su recepción y su apropiación en Colombia. Ese tríptico de aspectos se resuelven en seis impedimentos que llamaremos: óbices lógicos y metafísicos, estorbos cosmológicos, tropiezos epistemológicos, barreras geométricas y obstáculos físicos. Estos impedimentos se convirtieron en obstrucciones eficaces que entorpecieron, sobre todo en el primer cuarto del siglo XX, la asimilación y difusión de la teoría de la relatividad en nuestro país. Los modestos trabajos que se publicaron aquí en esa época –los cuales tenían nexos con la problemática relativista– tenían por objetivos defender y perseverar en la física clásica en detrimento de la física moderna relativista.Publicación Acceso abierto Energía oscura con campos vectoriales de Gauge(Universidad del Valle, 2023) Varela Álvarez, Melissa; Valenzuela Toledo, César Alonso; Orjuela Quintana, John BayronUno 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.Publicación Acceso abierto 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 NorbertoSe 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.Publicación Acceso abierto 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.Publicación Acceso abierto Formación de estructuras en un universo anisótropo(Universidad del Valle, 2024) Valencia Zúñiga, Gabriela Alejandra; Valenzuela-Toledo, Cesar A.En este trabajo se investiga el crecimiento de las perturbaciones cosmológicas en un escenario cosmológico donde el universo gradualmente se anisotropiza en tiempos tardíos, debido a la presencia de un pequeño tensor de estrés anisótropo asociado con la energía oscura. Para describir esto, se emplea la métrica de Bianchi I, que representa un espacio-tiempo homogéneo pero anisótropo. Se derivan y resuelven las ecuaciones de movimiento para un fluido de materia oscura en órdenes lineales. Este estudio del crecimiento de las estructuras se realiza para tres diferentes ecuaciones de estado de la energía oscura: w = −0.95, w = −1 y w = −1.05, y una tasa de expansión anisótropa dependiente del tiempo.Publicación Acceso abierto Modelo de gravedad modificada para la enegía oscura(Universidad del Valle, 2013) Castro Rodríguez, Darwin Francisco; Granda Velásquez, Luis NorbertoEl 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.Publicación Acceso abierto Modelo escalar- tensorial y soluciones singulares de tiempo tardío(Universidad del Valle, 2014) Dorado Saldarriaga, Stefani Lyzeth; Granda Velásquez, Luis NorbertoSe 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.Publicación Acceso abierto Simetrías en grandes estructuras del universo(Universidad del Valle, 2015) Hoyos Daza, Juan Pablo; Valenzuela Toledo, César Alonso; Beltrán Almeida, Juan PabloEn este trabajo se realiza un estudio sobre las simetrías subyacentes en las ecuaciones que describen el fenómeno físico de inestabilidad gravitacional. Mediante el cual, se explica la formación de estructuras a gran escala del universo. Para el desarrollo del trabajo, se hace necesario estudiar algunos aspectos teóricos de la cosmología, en este sentido se realiza una descripción del modelo cosmológico estándar, para después pasar a una descripción de la dinámica de fluidos, y someter las ecuaciones del movimiento a una transformación de coordenadas comóviles. Tal transformación tiene como fondo un universo en expansión, y permite escribir las ecuaciones en términos de la densidad de contraste. Después se dan nociones concernientes a variables estocásticas y probabilidad. Con las que se permite realizar el estudio de los correladores. Finalmente se mira para que transformaciones, las ecuaciones del movimiento son invariantes.