Cosmologia com supernovas do tipo Ia

Abstract

As supernovas do tipo Ia são uma das explosões mais intensas que já foram detectadas pelo universo. A luminosidade gerada por essa classe de objetos, além de pode ser observada a grandes distâncias, também possui um padrão na sua evolução com o tempo após a explosão. Essas supernovas se encaixam como possíveis velas padronizáveis: objetos cujo brilho pode ser padronizado para um valor modelo, independente da posição e momento em que o objeto se encontra no universo. Por meio da calibração desse brilho com outros observáveis mais comuns - como por exemplo as cefeidas -, podemos utilizar as supernovas para estimar distâncias cosmológicas cada vez maiores. Dessa forma, constrói-se a motivação para estudar como esses dados podem ser utilizados para obter informações sobre a evolução e composição do universo. Desenvolvendo os principais conceitos do Modelo Padrão da Cosmologia, como a homogeneidade e isotropia do universo em largas escalas e a equação de Friedmann, demonstramos como as funções de distância dependem dos principais parâmetros da cosmologia. Também foram produzidos gráficos para mostrar o efeito que uma variação nas densidade, ou na constante de Hubble, produzem na distância comóvel e no módulo de distância para valores maiores de redshift. Além disso, para conectar a construção do modelo padrão com os dados da sonda cosmológica, elaboramos um estudo estatístico, de forma a revisar os principais conceitos e ferramentas que seriam utilizadas no ajuste e no cálculo da região de confiança. Por fim, utilizando a biblioteca de programação NumCosmo (Dias Pinto Vitenti; Penna-Lima, 2014) e os catálogos da Supernova Legacy Survey e do Union2.1, foi possível obter uma restrição para os principais parâmetros do modelo cosmológico. Em adição, foram gerados os gráficos da região de confiança de 1 a (68,27%) no espaço paramétrico de duas dimensões. Os resultados obtidos com o catálogo mais avançado (Union2.1 ) foram: para um universo plano, Qc = 0.2375 ± 0.0745 e W = -1.009 ± 0.202; para um universo com curvatura, QK = 0,1365 ± 0,8279, Qc = 0, 2325 ± 0, 0973 e W = -1,183 ± 1,245; e por fim para um universo com constante cosmológica (W = -1), Qa = 0, 7250 ± 0,1171 e Qc = 0, 2358 ± 0, 07013. Comparando com resultados mais recentes - como a análise do pantheon+ (Brout et al., 2022) -, pudemos verificar que nosso valores estão dentro do esperado e são consistentes com um universo plano, com a energia escura modelada como constante cosmológica.