A Tensão da constante de Hubble à luz do decaimento do vácuo : modelos e testes observacionais

Abstract

Esta tese aborda um dos maiores problemas atuais da cosmologia, que é a diferença entre os valores estimados da constante de Hubble (H0). De um lado, temos os dados do satélite Planck, que fornece vínculos sobre o universo primordial e sugere um H0 de cerca de 67.36±0.54 km/s/Mpc. Do outro, os dados do Universo mais recente, como os do projeto SH0ES, indicam um H0 de aproximadamente 73.17±0.86 km/s/Mpc. Essa diferença é grande e mostra que o nosso modelo padrão do universo, o ΛCDM, talvez precise de ajustes. Para tentar resolver essa questão, este trabalho explora modelos em que a energia escura, que supomos ser a energia do vácuo quântico, muda com o tempo e interage com a matéria escura. Esses modelos são chamados de modelos de decaimento do vácuo. Essa interação muda como o universo se expande e pode ajudar a explicar a diferença entre os valores estimados de H0. O estudo analisa dois tipos desses modelos (Modelo I e Modelo II). Usando vários dados observacionais, como supernovas, SH0ES e priors do Planck, vimos que esses modelos de decaimento do vácuo podem sim ajudar a diminuir essa diferença entre os valores de H0. Os resultados da tese para o H0 ficaram em torno de 71.63 ± 0.60 km/s/Mpc para o Modelo I e 71.67 ± 0.60 km/s/Mpc para o Modelo II. Esses valores são intermediários entre as duas estimativas conflitantes, o que sugere que esses modelos são promissores para entender melhor a dinâmica do nosso univers

This thesis addresses one of the most significant current problems in Cosmology, which is the discre- pancy between the estimated values of the Hubble constant (H0 ). On one hand, we have data from the Planck satellite, which provides constraints on the primordial universe and suggests an H0 of approximately 67.36±0.54 km/s/Mpc. On the other hand, data from the more recent Universe, such as those from the SH0ES project, indicate an H0 of approximately 73.17±0.86 km/s/Mpc. This subs- tantial difference suggests that our standard model of the universe, ΛCDM, may require adjustments. To attempt to resolve this issue, this work explores models where dark energy, which we assume to be quantum vacuum energy, changes over time and interacts with dark matter. These are known as decaying vacuum models. This interaction alters how the universe expands and can help explain the discrepancy between the estimated values of H0 . The study analyzes two types of these models (Model I and Model II). Using various observational data, such as supernovae, SH0ES, and Planck priors, we found that these decaying vacuum models can indeed help reduce this difference between H0 values. The thesis’s results for H0 were around 71.63 ± 0.60 km/s/Mpc for Model I and 71.67 ± 0.60 km/s/Mpc for Model II. These values are intermediate between the two conflicting estimates, suggesting that these models are promising for a better understanding of the dynamics of our Universe.