Fast Radio Bursts and Cosmology: a model-independent investigation
Nome: JÉFERSON ANDRÉ SALES FORTUNATO
Data de publicação: 07/05/2025
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| WILIAM SANTIAGO HIPOLITO RICALDI | Presidente |
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Resumo: Nas últimas duas décadas, a cosmologia observacional avançou de forma notável, mas algumas das questões mais fundamentais relacionadas ao modelo de concordância atual, o CDM, permanecem sem solução. Entre elas estão a natureza da expansão acelerada do Universo, a verdadeira geometria do espaço-tempo e discrepâncias persistentes nas medidas da constante de Hubble. Paralelamente, a descoberta das Fast Radio Bursts (FRBs) — fenômenos enigmáticos de curta duração, com origem extragaláctica — abriu uma nova e inesperada janela para investigar a estrutura em larga escala do Universo.
Nesta tese, investigamos o potencial das FRBs como sondas cosmológicas por meio de uma abordagem completamente independente de modelos. Começamos reformulando a relação entre medida de dispersão e redshift no contexto da cosmografia, o que permite extrair parâmetros cinemáticos sem assumir um modelo de fundo específico. Essa abordagem resulta em restrições competitivas sobre H e fornece evidências de aceleração cósmica tardia utilizando apenas dados atuais de FRBs.
Em seguida, aplicamos Redes Neurais Artificiais (ANNs) para reconstruir a história da expansão diretamente a partir das observações de FRBs. Isso nos permite estimar o parâmetro de Hubble H(z) e a constante de Hubble H com um número mínimo de suposições. Para avaliar o desempenho do nosso modelo, também o testamos em dados simulados.
Por fim, desenvolvemos uma nova estratégia para restringir a curvatura espacial do Universo, combinando as distâncias comóveis inferidas das FRBs com as distâncias angulares obtidas a partir de Oscilações Acústicas de Bárions (BAO), evitando suposições sobre a física de algum modelo cosmológico específico.
De forma geral, este trabalho demonstra a viabilidade das FRBs como observáveis cosmológicos independentes. Os métodos aqui desenvolvidos mostram que, mesmo com os conjuntos de dados atuais, é possível obter restrições significativas sobre parâmetros fundamentais, e que observações futuras aumentarão substancialmente seu impacto. Isso posiciona as FRBs como ferramentas promissoras na era da cosmologia de precisão.
