O nosso conhecimento acerca do universo melhorou dramaticamente ao longo das duas últimas décadas. Neste período, observações cosmológicas de ponta reduziram as incertezas nos valores da maior parte dos parâmetros cosmológicos abaixo do nível de um por cento, permitindo uma nova era de precisão na cosmologia. Não existe ainda, no entanto, uma resposta satisfatória para a maioria dos enigmas mais profundos acerca do universo, incluindo a natureza da matéria e energia escuras, que poderão compor cerca de 95% da sua densidade energética e o papel desempenhado pelas teorias modificadas da gravidade.

No IA, estamos focados nos seguintes tópicos de investigação:

• A modelação teórica de cenários cosmológicos iniciais e tardios e o estudo do seu potencial impacto nas propriedades observacionais do Universo;
• O desenvolvimento de ferramentas numéricas de alta precisão para o estudo da evolução hidrodinâmica não-linear das galáxias e enxames de galáxias determinando a evolução cosmológica de campos escalares dinâmicos, incluindo defeitos topologicos como cordas e domínios;
• A aplicação de ferramentas estatísticas modernas para a determinação de parâmetros cosmológicos e seleção de modelos, incluindo amostragem em cadeias de Markov em algortimos Monte Carlo, matriz de Fisher e análise das componentes principais;
• A avaliação do potencial de paradigmas cosmológicos usando dados disponíveis e simulados, incluindo supernovas do tipo Ia, espetros de quasares, enxames de galáxias, abundâncias de enxames de galáxias, radiação de fundo de microondas e observações de lentes gravitacionais.

A equipa tem estado envolvida ativamente em várias colaborações internacionais, incluindo a pesquisa Planck e o XMM-Newton Cluster Survey (XCS). Nos próximos anos continuará a ter um papel muito ativo no desenvolvimento e exploração científica numa nova geração de grandes instalações da ESA e ESO, com ênfase em particular no EUCLID e ESPRESSO nos quais o IA tem uma participação institucional (o IA está também a explorar a possibilidade de participação em projetos futuros como as missões propostas ATHENA e LISA).

A preparação científica dessas instalações é o principal propulsor da investigação de vanguarda em cosmologia, necessitando de uma caracterização detalhada das degenerescências associadas com a dinâmica da energia escura, modelos modificados da gravidade, variação de acoplamentos fundamentais, feedback de não-linearidades em pequena escala e processos não-Gaussianos, bem como a criação de modelos cuidados de incertezas numéricas observacionais e astrofísicas. Estes são os eixos principais de investigação em que a equipa do IA tem conhecimento consolidado e contribuições a longo termo ímpares.