Utilização da Hidrodinâmica Relativística como Ferramenta na Descrição da Expansão do Universo

Resumo

O Universo está em expansão acelerada, isso é um fato observacional estabelecido por supernovas e pela radiação cósmica de fundo.  Para descrevermos essa dinâmica, é necessário utilizarmos a estrutura matemática da hidrodinâmica relativística, um formalismo adequado para regimes de altas velocidades próximas à da luz e com grandes efeitos gravitacionais, onde é possível descrever a dinâmica da matéria do Universo em grandes escalas sem que seja necessário acompanhar cada partícula individualmente. Esta construção consiste em tratar o meio como um fluído relativístico, descrevendo-o a partir do tensor energia-momento, um tensor simétrico, onde no referencial comovente local é diagonal, correlacionando a densidade de energia total e a pressão o sistema. A visão cinemática deste objeto é garantida pela quadrivelocidade a qual está sujeita à condição de normalização. No entanto, é necessária uma conservação deste objeto matemático ao longo do espaço tempo, assim exige-se a derivada covariante nula do mesmo, resultado das próprias equações de Einstein. Neste estudo, após uma breve revisão de conceitos relativísticos fundamentais, investigamos essa expansão acelerada contextualizada em modelos fenomenológicos atuais consistentes com a relatividade geral e possíveis modificações, sempre buscando explicar os fundamentos da natureza e suas implicações físicas.