Modelos cosmológicos viscosos segundo a termodinâmica dos processos irreversíveis

Orientador : Gilberto M. KremerDissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do ParanáResumo: No presente trabalho, investigamos a influencia da viscosidade volumétrica sobre algumas variáveis cosmológicas, supondo que o segundo coeficiente de viscosidade seja proporcional a uma potencia da densidade de energia da mistura, cujos valores estão compreendidos entre 0 e 1. Com este objetivo, formulamos dois modelos fenomenológicos, combinando a teoria da relatividade geral de Einstein com a termodinâmica dos processos irreversíveis. No primeiro modelo (Universo desacelerado-acelerado), o Universo evolui de uma fase passada de aceleração negativa para uma fase atual de aceleração positiva, sob a influência de um campo de energia escura, que interage fracamente com a matéria ordinária. A interação da energia escura e do campo gravitacional e de caráter reversível. Na primeira fase, a matéria e dominante, enquanto que, na segunda, a energia escura domina. A evolução temporal do campo de densidade de matéria esta relacionada à expansão cósmica e a interação irreversível da matéria com o campo gravitacional, descrita pela pressão de não-equilíbrio. De tal modo que, quando o efeito da pressão de não-equilíbrio e acentuado, a densidade de energia da matéria diminui mais lentamente, o contrario ocorrendo quando o mesmo efeito e atenuado. A evolução da energia escura esta relacionada a taxa de expansão. A pressão de não-equilíbrio e a viscosidade diminuem com o tempo, de sorte que o Universo atual e menos viscoso do que na fase evolutiva anterior. Por outro lado, a pressão de não-equilíbrio e a viscosidade são fortemente sensíveis a uma alteração no valor do expoente que define a dependência da viscosidade com a densidade de energia da mistura. No segundo modelo (Universo inflacionário-desacelerado-acelerado), apos experimentar uma fase inicial de expansão inflacionaria, o Universo atravessa uma fase de aceleração negativa, para atingir uma fase de aceleração positiva. Na fase inflacionaria, o Universo se expande as custas da energia de um campo escalar clássico 4>, que age como um inflaton. Nas fases desacelerada e acelerada, o campo acts like a dark energy field, the influence of which prevails over that of the matter only in the current (accelerated) phase. In the inflationary phase, the nonequilibrium pressure describes the particle production process, while in the following phases it describes the interaction between the gravitational field and the matter. The non-equilibrium pressure, initially taken as zero, increases rapidly to reach its maximum (negative) value at the end of inflation, when the particle production rate becomes the largest. In the subsequent evolution, till the currente era, its effect is reduced. As in the previous model, both the viscosity and the non-equilibrium pressure decrease with time, and in the pos-inflationary phase the evolution of the energy density of the matter is influenced by the expansion and the interaction of the matter with the gravitational field