Gravitational waves from the Big Bang
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
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Lucas Lages Wardil
Nelson de Oliveira Yokomizo
Nelson de Oliveira Yokomizo
Resumo
For millennia, humanity has relied exclusively on light—initially visible light and, later, broader and broader portions of the electromagnetic spectrum—to observe the universe. In the past decade, a remarkable chapter in extending astronomy beyond electromagnetic antennas has been concretized: the dawn of gravitational-wave astronomy has opened a new observational window into the cosmos. Among the many new astronomical sources we may now look for and study through their gravitational-wave signals, the Big Bang is surely among the most fascinating. Gravitational waves give us concrete hope of directly observing the primordial universe, whose light, emitted more than 13.7 billion years ago, is blocked from reaching our telescopes. This dissertation is aimed at the study of gravitational waves from cosmic inflation, the main scientific paradigm for the very early universe. Therefore, the text is divided into chapters on gravitational waves, inflationary cosmology, and inflationary gravitational waves. More specifically, our discussion will be steered by the endeavor to explain how the gravitational-wave signal sought by the NANOGrav observatory could have originated in the primordial universe.
Abstract
Por milênios, a humanidade dependeu exclusivamente da luz — inicialmente da luz visível e, mais tarde, de porções cada vez mais amplas do espectro eletromagnético — para observar o universo. Na última década, um notável capítulo na extensão da astronomia para além de antenas eletromagnéticas foi concretizado: o raiar da astronomia de ondas gravitacionais abriu uma nova janela de observação para o cosmos. Dentre as muitas novas fontes astronômicas que agora podemos buscar e estudar através de seus sinais de ondas gravitacionais, o Big Bang está certamente entre as mais fascinantes. Ondas gravitacionais nos dão esperanças concretas de observar diretamente o universo primordial, cuja luz, emitida há mais de 13,5 bilhões de anos atrás, tem sua passagem bloqueada e não consegue atingir nossos telescópios. Esta dissertação objetiva estudar ondas gravitacionais da inflação cósmica, o principal paradigma científico sobre o universo primordial. Portanto, o texto está dividido em capítulos sobre ondas gravitacionais, cosmologia inflacionária e ondas gravitacionais inflacionárias. Mais especificamente, nossa discussão será guiada pela tentativa de explicar como o sinal de ondas gravitacionais buscado pelo observatório NANOGrav poderia ter se originado no universo primordial.
Assunto
Gravitação, Cosmologia, Ondas gravitacionais
Palavras-chave
Gravitation, Cosmology, Gravitational waves, Cosmic inflation
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