Análise do modelo de mistura não gaussiana para o campo de flutuações da radiação cósmica de fundo - Ana Paula de Almeida Andrade (2003)
Estudos estatísticos das flutuações primordiais de densidade podem oferecer um importante teste para os modelos cosmológicos que descrevem a origem e a evolução dessas flutuações. Basicamente, o campo de flutuações de densidade pode ser classificado em duas categorias distintas: uma delas descrita por uma estatística gaussiana e outra que engloba todas as estatísticas não gaussianas. De um lado, encontra-se o modelo inflacionário que prevê um espectro de flutuações adiabáticas distribuídas seguindo uma estatística gaussiana e, de outro, modelos de defeitos topológicos que descrevem um mecanismo para a geração de flutuações de isocurvatura que obedecem a uma distribuição não gaussiana. Este trabalho tem como objetivo investigar, no contexto das flutuações da Radiação Cósmica de Fundo (RCF), as características básicas do modelo de campo misto entre flutuações de origem adiabática e de isocurvatura, cuja função de distribuição é descrita por uma estatística não gaussiana. A investigação das propriedades do campo misto de flutuações foi realizada por meio de simulações Monte Carlo das anisotropias da RCF assumindo inicialmente um espectro misto de flutuações, com estatística ligeiramente não gaussiana e considerando a evolução linear dos campos de flutuações desde o Universo primordial até o momento do desacoplamento entre fótons e matéria. As características do modelo de mistura foram investigadas no espectro de potência angular da RCF e na simulação, em pequenas escalas angulares, dos mapas de temperatura, ambos gerados assumindo um espectro de potência misto e uma distribuição não gaussiana para o campo de flutuações. Os resultados obtidos indicam traços marcantes no espectro de potência da RCF, ainda que considerada apenas uma pequena fração de mistura entre os campos (da ordem de 0,1%). As alterações observadas claramente indicam a transferência de potência de flutuações em escalas angulares intermediárias (~ 1 grau) para flutuações em pequenas escalas angulares (1-5 minutos de arco). Nós interpretamos este resultado como a indicação de fortes correlações para as flutuações em escalas inferiores ao horizonte de Hubble. A descrição estatística do campo misto de flutuações foi realizada por meio do estudo, no contexto não gaussiano, da função de correlação média do campo e da função de correlação entre picos de grande amplitude. Esta descrição nos permite mostrar o aumento da função de correlação média para o campo de densidade em função da componente não gaussiana. Este trabalho apresenta resultados originais na descrição do comportamento do espectro de potência angular da RCF quando adicionada uma componente não gaussiana ao campo original. Este estudo pode auxiliar a compreensão dos efeitos das contribuições não gaussianas para o campo de flutuações da RCF e servir de referência para estudos futuros referentes aos processos físicos vigentes no Universo primordial que deram origem às flutuações de densidade. As previsões do modelo de campo misto, uma vez confrontadas com as observações da RCF em pequenas escalas angulares, podem ajudar a revelar a natureza das flutuações primordiais.