cosmologia obiservacional

cosmologia obiservacional

(Parte 1 de 8)

Ramon Giostri Campos

Mestrado em Fısica

Universidade Federal do Espırito Santo Vitoria - ES, 2008

Ramon Giostri Campos

Dissertacao de Mestrado apresentada ao Programa de Pos-graduacao em Fısica, da Universidade Federal do Espırito Santo, como parte dos requisitos necessarios a obtencao do tıtulo de Mestre em Ciencias (Fısica)

Orientador: Olivier Piguet

Universidade Federal do Espırito Santo Vitoria - ES, 2008

Dados Internacionais de Catalogacao-na-publicacao (CIP) (Biblioteca Central da Universidade Federal do Espırito Santo, ES, Brasil)

C198c Cosmologia observacional usando analise Bayesiana / Ramon Giostri Campos - 2008.

Orientador: Olivier Piguet. Co-Orientador: Roberto Colistete Jr.

Dissertacao (mestrado) - Universidade Federal do Espırito Santo, Centro de Ciencias Exatas.

1. Supernova (Estrela). 2. Galaxias - Aglomerados. 3. Barions. 4. Teoria Bayesiana de decisao estatıstica. I. Piguet, Olivier. I. Colistete Junior, Roberto. I. Universidade Federal do Espırito Santo. Centro de Ciencias Exatas. IV. Tıtulo.

Dedicatoria

Dedico esse trabalho a minha mae, Lucialda Ana Giostri, que sempre dizia “Voce aguenta!”, quando eu dizia “Chega! Nao da mais!”.

Agradecimentos

Por mais estranho que possa parecer, eu colocarei meus agradecimentos em ordem cronologica, ja que nao sou capaz de lista-los em ordem de importancia.

Agradeco especialmente ao meu pai, por me mostrar que so se vai longe com trabalho duro.

Agradeco ao prof. Eduardo Tonini, o seu exemplo fez com que eu escolhesse a area de fısica.

Ao prof. Ennio Candotti, que me mostrou, ainda no princıpio da minha graduacao, que ser fısico esta alem do mero trabalho com equacoes e experimentos, trata-se de observar atentamente e criticamente o mundo ao nosso redor.

Agradeco especialmente o Ka-Tet que comecou em 2002, amigos que nao valem nada e divertidamente loucos. Enfim a parte caotica de minha segunda famılia.

Agradeco especialmente a minha irma Haney, apesar de toda a dor de cabeca que me da, e sempre solıcita, compreensiva e adoravel.

Ao meu irmao Renan, pelo companheirismo e bom humor.

Agradeco a minha famılia, por ter fe nas minhas escolhas e ter orado por mim. Particularmente a minha avo Dereci, por orar o suficiente por nos dois.

Agradeco especialmente a meus professores ruins, por me mostrarem o que nao devo fazer.

Ao Bob Kane, criador do Batman, personagem que me mostrou que existe um poder maior que super forca, super velocidade ou telepatia. O poder de nunca desistir.

Ao Dragao Negro, que em um de seus devaneios filosoficos, disse “Nao existe eu nao consigo, existe eu nao quero!”. Nao apenas uma frase, mais uma filosofia de vida.

Ja que falei de filosofia de vida, agradeco ao Frank Duff, personagem de “Menina de Ouro”, que vive gritando na minha cabeca: “Descanse quando morrer!”.

Agradeco a CAPES, pela bolsa concedida.

Agradeco ao projeto Pronex 2006, pelo fomento concedido em diversos momentos desse trabalho.

Agradeco muito especialmente meus amigos Paulo e Andre, por me apoiarem e terem meu apoio, nas mais diversas e inusitadas empresas.

Igualmente agradeco a parte quase sensata e semi racional da minha segunda famılia,

Marcinha, Alice, Dayane e Andreia. Cada uma a seu jeito sempre me fizeram sorrir.

Agradeco a todos os amigos que prometi uma butecada (ou uma visita) e nunca cumpri a promessa! Espero ter tempo para cumpri-las um dia.

Agradeco tambem os meus vizinhos e amigos, que sempre acreditaram que eu nao era apenas mais um rapaz latino americano.

Agradeco muito especialmente ao professor Olivier Piguet, por acreditar em mim e no meu trabalho.

Agradeco muito especialmente ao professor Roberto Colistete Jr., pelas horas e horas de tempo desprendidas a mim, pelas longas e exaustivas discussoes acerca de tudo que se pode imaginar, polıtica, smartphones, computadores, cosmologia e estatıstica. E por insistir que “um aluno deve superar seu professor!”, algo deveras assustador dito por um perfeccionista.

E desculpo-me com os que nao acreditavam que eu fosse um cara serio, pelo menos no que diz respeito a trabalho, acho que voces estavam enganados.

Epıgrafe

“E um erro capital teorizar antes de se ter todas as evidencias.” Sherlock Holmes vii

Resumo

A cosmologia observacional e baseada em um tripe : dados observacionais, analise estatıstica e modelos cosmologicos teoricos. Atualmente existe uma grande quantidade de dados cosmologicos observacionais distintos, em nosso trabalho lidamos com : Supernovas do tipo Ia (SNeIa) e fracao de gas e massa a partir de raios-x de aglomerados de galaxias

(fgas). Como diferencial, utilizamos a elegante e bem fundamentada estatıstica Bayesiana, em uma analise completa em varias dimensoes, com estimativas de parametros cosmolo- gicos independentes e dependentes (idade do Universo, parametro de desaceleracao, etc). A interface entre cosmologia e estatıstica e feita com a ferramenta computacional por nos desenvolvida, BayEsian Tools for Observational Cosmology (BETOC), que aplica-se facilmente para qualquer modelo cosmologico teorico. Atualmente BETOC possui tres variantes, BayEsian Tools for Observational Cosmology using SNeIa-Gold (BETOCS), BayEsian Tools for Observational Cosmology using X-ray of galaxy clusters (BETOCX) e um hıbrido de ambos (BETOCSX). Enfim, esse trabalho visa mostrar como a inferencia Bayesiana possibilita testes profundos e nao tendenciosos nos modelos cosmologicos teoricos, tenham eles poucos parametros ou muitos, sejam eles comportados ou nao.

Palavras-chave: Cosmologia. Estatıstica Bayesiana. Supernovas. Raios-X de Aglomerados de Galaxias.

Vitoria Julho 2008 viii

Abstract

Observational cosmology is based on a tripod: observational data, statistics analysis and theoretical cosmological models. Currently there are many distinct observational cosmological data. In this work we deals with: supernovae of type Ia (SNeIa) and x-ray gas mass fraction of galaxies clusters (fgas). As distinguishing, we use the Bayesian statistics and a complete analysis in many dimensions, with estimates of independent and dependent cosmological parameters (age of the Universe, deceleration parameter, etc). The interface between cosmology and statistics is implemented with a computational tool developed by ourselves, BayEsian Tools for Observational Cosmology (BETOC), which is easily applied for any theoretical cosmological model. At the present time BETOC has three variants, BayEsian Tools for Observational Cosmology using SNeIa-Gold (BETOCS), BayEsian Tools for Observational Cosmology using X-ray of galaxy clusters (BETOCX) and one hybrid of both (BETOCSX). Finally, this work aims at showing how Bayesian inference makes possible deep and not tendencious tests in the theoretical cosmological models, from few to many parameters, well behaved or not.

Palavras-chave: Cosmology. Bayesian Statistics. Supernovae. X-Ray Galaxies Clusters.

Vitoria Julho 2008 x x

Sumario

Dedicatoria i

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