Modelos cosmológicos de quintaesencia interactuante

Abstract

In this thesis we present a cosmological analysis of dark energy models with type known as quintessence considering interaction and non-interaction with dark matter. The first chapter contains a brief description about what cosmology studies, which the components of the universe are and a general relativity survey which is the basis for our cosmos. In the second chapter we describe the cosmological principle, which is the foundation of our study from the large scale universe. Also, we present the equations that reign the cosmos evolution from the general relativity theory and we talk about certain kinds of universes. In third chapter we introduce the concept of dynamical system and we regard dark energy as a scalar field of quintessence. Now we give the equations of the cosmological dynamical system for components of matter whit non-interaction between them and we analyze the following cases: Cosmological constant for a flat universe. Scalar field with an exponential potential without radiation energy density and spatially flat in those cases we assume cold dark matter. Last we develop the equations for dark matter interacting with cold dark energy and then we make the analysis of critical points. Two particular cases for this purposed model have been previously studied, however the results presented there are wrong because of their construction of the equations is incorrect. The results obtained here are more general and they are presented right for the first time. Conclusions are shown in the fourth chapter and besides we talk about the future directions of our work.

En este trabajo se presenta un análisis cosmológico de modelos de energía oscura del tipo conocido como quintaesencia con y sin interacción con materia oscura. El capítulo uno tiene una breve descripción de lo que estudia la cosmología, cuáles son los componentes del universo y un compendio de la teoría general de la relatividad que es en la que se sustenta nuestro estudio actual del cosmos. El segundo capítulo describe el principio cosmológico, que es el fundamento sobre el cual basamos nuestro estudio del universo a gran escala. En este capítulo se construyen las ecuaciones que rigen la evolución del cosmos a partir de la teoría de la relatividad general y se habla acerca de los tipos de universo tomando como caso particular un universo en el que domina la materia (oscura y bariónica). En el tercer capítulo, introducimos el concepto de sistema dinámico y consideramos que la energía oscura puede ser descrita mediante un campo escalar de quintaesencia. A continuación, se construyen las ecuaciones del respectivo sistema dinámico cosmológico para componentes de materia sin interacción entre ellas y se analizan los casos de: Constante cosmológica para un universo espacialmente plano Campo escalar con un potencial exponencial sin densidad de energía de radiación y espacialmente plano. En todos los casos estudiados hemos asumido materia oscura fría. Por último, se desarrollan las ecuaciones para materia oscura interactuante con energía oscura y se procede a realizar el análisis de puntos críticos. Dos casos particulares de este modelo propuesto habían sido estudiados previamente en las referencias [Choudhury et al., 2018] [Shahalam et al., 2015], sin embargo, los resultados presentados son erróneos debido a que la construcción de sus ecuaciones es incorrecta. Los resultados que hemos obtenido son más generales y se presentan por primera vez de manera correcta.