Cosmologia no cone de luz: o espectro angular no espaço de redshift, o espectro de potencia no espaço de Fourier e mocks do cone de luz

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ferri, João Vitor Dinarte
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Estrutura em Larga Escala; Coordenadas Esféricas; Cone de Luz; Distorções do Espaço de Redshift; Simulações Mock.; Large-Scale Structure; Spherical Coordinates; Light-Cone; Redshift Space Distortions; Mock Simulations.
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-19052022-171208/

Até poucos anos atrás, as ferramentas observacionais tradicionalmente utilizadas para restringir parâmetros cosmológicos se restringiam à função de correlação no espaço 3D ou, equivalentemente, o espectro no espaço de Fourier. Um grande esforço feito nos últimos anos permitiu que pudéssemos extrair uma grande quantidade de informações cosmológicas utilizando essas estatísticas, porém uma das razões por trás desse sucesso se deve ao fato de que os levantamentos de galáxias compreendiam áreas do céu relativamente pequenas e/ou volumes limitados. Com o advento de levantamentos cada vez mais profundos e volumosos, essa aproximação deixa de ser ideal, pois não observamos os objetos astrofísicos num volume em um instante fixo, mas sim no nosso cone de luz passado. Isso significa que devemos progressivamente adotar um novo maquinário para análise dos dados de levantamentos de galáxias. A maneira mais direta de decompor um campo de natureza esférica, como as estruturas observadas no céu, se dá através dos esféricos harmônicos. Juntamente com eles surge o desafio de contabilizar outros efeitos que a luz sofre até chegar até nós, sendo que os mais importantes deles em largas escalas são as distorções do espaço de redshifts. Entretanto, se em levantamentos em áreas pequenas tínhamos a fórmula de Kaiser para contabilizar essas distorções, esta deixa de ser válida para levantamentos que compreendem áreas grandes do céu, nos quais não podemos fazer a aproximação de céu plano. Este projeto tem como objetivo mostrar como vamos do tratamento Euclidiano 3D, junto com o espectro de potência da matéria $P(k)$, para um tratamento 3D esférico através do Espectro de Potência Angular $C_{\\ell}(r,r\')$, aproveitando boa parte do maquinário desenvolvido no contexto do espectro de Fourier, mas permitindo uma descrição completa das distorções de redshifts que seja válida no céu inteiro. Ainda mostramos como é possível implementar as relações encontradas em simulações simplificadas (mocks) do céu inteiro, através do formalismo de teoria de perturbação Lagrangiana.