Soluções esfericamente simétricas e inflação em teorias de gravidade de ordens superiores

Medeiros, Leo Gouvea

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2022-11-18

Física

Gravidades de ordens superiores

Soluções esfericamente simétricas

Inflação cósmica

Extensões da relatividade geral nas quais correções de ordens superiores da curvatura são incluídas na ação de Einstein-Hilbert têm recebido bastante atenção principalmente por modelos na física de altas energias - teoria de cordas e gravidade quântica - e na cosmologia da expansão acelerada do universo primordial. Nesta tese de doutorado, propomos uma gravidade de ordem superior, caracterizada pela inclusão de todos os termos envolvendo o escalar de Ricci até a segunda ordem de correção. A partir de então, abordamos dois temas de interesse. O primeiro tema diz respeito a investigação de soluções esfericamente simétricas, onde exploramos soluções em um regime de campo fraco e soluções de buracos negros. Nós obtivemos todas as soluções no limite de campo fraco e endereçamos o tema da possibilidade de existência de soluções de buracos negros além de Schwarzschild. Por sua vez, o segundo tema envolve a pesquisa no contexto da inflação cósmica, motivados pelo sucesso do modelo de Starobinsky. Nesse sentido, desenvolvemos uma pesquisa detalhada das inflações de Starobinsky+R3 e Starobinsky+R3 + RR, confrontando-os com os dados observacionais mais recentes oriundos do satélite Planck e do BICEP3/Keck Array.

Extensions of general relativity in which higher-order curvature corrections are included in Einstein-Hilbert’s action have received increasing attention mainly by model building in high-energy physics — string theory and quantum gravity — and in the accelerated expansion of the very early universe. In this PhD thesis, we proposed a higher-order gravity, characterized by the inclusion of all correction terms up to the second-order involving the Ricci scalar. From then on, we approached two topics of interest. The first topic concerns the investigation of spherically symmetric solutions, where we explored weak-field regime and black hole solutions. We obtained all solutions in the weak-field regime and also addressed the issue of the possibility of existence of non-Schwarzschild black hole solutions. In turn, the second topic involves research in the context of cosmic inflation, motivated by the success of the Starobinsky model. In this sense, we developed a detailed research of Starobinsky+R3 and Starobinsky+R3 + RR inflationary models, confronting them with the most recent observational data from the Planck satellite and the BICEP3/Keck Array.