Study of dark energy and modified gravity and their influence on the cosmological parameters of the universe

Abstract

Název: Studium temné energie a modifikované gravitace a jejich vliv na kosmologické parametry vesmíru Autor: Michal Vraštil Pracoviště: Fyzikální ústav Akademie Věd Vedoucí práce: RNDr. Michael Prouza, Ph.D., Fyzikální ústav Akademie Věd Abstrakt: Zrychlená expanze vesmíru představuje jednu z hlavních záhad teoretické fyziky. Ačkoli předpoklad nenulové kosmologické konstanty poskytuje minimální rozšíření obecné relativity, které je v souladu s pozorováními, bylo navrženo mnoho teorií modifikované gravitace jako možných alternativ. Předpovědi tvoření kosmických struktur pro tyto modely v nelineárním režimu jsou velmi drahé a je obtížné, ne-li nemožné, prozkoumat celý obrovský prostor modelů a parametrů pomocí N-částicových simulací s vysokým rozlišením. Dokonce i v mírně nelineárním režimu mohou být perturbační metody nesmírně složité. V práci zkoumáme, zda zjednodušené dynamické aproximace, použitelné pro určitou sadu kosmologických pozorovatelných, mohou být použity pro zkoumání modelů modifikované gravitace s přijatelnou přesností. V případě chameleoní gravitace jsme zjistili, že její efekty jsou skryty na škálách menších než kupy galaxií. Na velkých kosmologických škálách jsme zjistili,...

Title: Study of dark energy and modified gravity and their influence on the cosmological parameters of the universe Author: Michal Vraštil Institute: Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Supervisor: RNDr. Michael Prouza, Ph.D., Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Abstract: Discovery of the accelerated expansion of the Universe poses a major theoretical puzzle. Although the assumption of a non-zero cosmological constant provides a minimal extension of general relativity that is consistent with observational data, many theories of modified gravity have been suggested as possible alternatives due to serious problems connected with the cosmological constant. Numerical predictions of structure formation for these models in the fully non-linear regime are very expensive and it is difficult, if not impossible, to explore such a huge space of models and parameters using high-resolution N-body simulations. Even in the mildly nonlinear regime, perturbative methods can become extremely complex. We explore whether simplified dynamical approximations, applicable for a certain set of cosmological probes, can be used to investigate models of modified gravity with acceptable accuracy in the latter instance. For the case of chameleon gravity, we found that it is screened away on scales...