Comparación de las predicciones de cosmologías alternativas al modelo cosmológico estándar con datos del fondo cósmico de radiación

Abstract

El modelo cosmológico estándar postula el origen del Universo como un evento singular y un suceso de eventos característicos a los que comúnmente se refiere como Big Bang. En el marco del modelo cosmológico estándar surgen algunas dificultades ampliamente discutidas en la literatura como el problema de los horizontes, la planalidad, la formación de estructuras, entre otros. La solución propuesta en este marco es contemplar una etapa temprana del Universo de expansión acelerada que se denomina inflación. Sin embargo, no se encuentra bien fundamentado el surgimiento de un Universo anisótropo e inhomogéneo a partir de un estado inicial completamente isótropo y homogéneo. Esta transición no puede ser explicada por la evolución unitaria usual de la mecánica cuántica, debido a que dicha evolución preserva las simetrías iniciales. Para solucionar este problema, el Dr. Daniel Sudarsky y colaboradores han propuesto introducir el colapso autoinducido de la función de onda del campo inflatón como el mecanismo responsable de la ruptura de simetrías. Para describir la dinámica del colapso se llevan a cabo distintos enfoques: i) esquemas de colapso, donde en un determinado tiempo de colapso la función de onda del campo inflatón y/o su campo conjugado modifican sus valores de expectación, dando lugar a un estado post-colapso que ya no comparte las simetrías del estado vacío previo al colapso; ii) método de Localización Continua y Espontánea (CSL), donde a través de la modificación de las ecuaciones de la mecánica cuántica que rigen la dinámica del campo inflatón, se obtiene un estado post-colapso como parte de la evolución natural del sistema. Dentro de la primera propuesta se desarrollan modelos teóricos en los cuales el colapso suceda durante el período inflacionario así como también durante la época de radiación, obteniendo distintos resultados para ambas propuestas. Los objetivos de esta tesis son: desarrollar los modelos teóricos descriptos anteriormente y obtener sus predicciones tal que puedan ser comparadas con los datos, y realizar los análisis estadísticos que puedan determinar la validez de los mismos y restringir sus parámetros libres. Se exponen los resultados de variados análisis estadísticos cuyo objetivo principal es comparar las predicciones teóricas de los modelos alternativos al modelo cosmológico estándar con datos del Fondo Cósmico de Radiación y cartografiado de Galaxias, entre otros. Se estiman los parámetros libres para cada caso, previo estudio de la viabilidad de cada propuesta. Algunos esquemas resultan favorecidos por los datos y los indicadores estadísticos frente al modelo cosmológico estándar. La importancia de este resultado es poder contar con un modelo teórico que sea capaz de explicar claramente el origen de las inhomogeneidades y anisotropías del Universo temprano que tienen como consecuencia el surgimiento posterior de la estructura a gran escala.