含有变光速的宇宙学模型(英文)

最近的观测表明在早期宇宙精细结构常数 α=e2 /(4 πh-c)是变化的 .精细结构常数 α的改变可以从不同的方面理解 ,可能是由于电荷的改变 ,也可能是光速的改变 ,或者两者同时改变引起的 .本文从含有变光速的度规出发考虑了宇宙的演化并给出了修正的弗里德曼方程 .

利用最新哈勃参数和物质结构增长参数检验和限制宇宙学模型

为了用最新的哈勃参数和物质结构增长观测值限制标准宇宙学模型,在前人相关研究的基础上,搜集了哈勃参数和宇宙物质结构增长参数的最新测量结果,考虑观测值间可能存在的关联性,整理出其中相对独立的观测值,并利用最小二乘法对不限制曲率的标准宇宙学模型和曲率为0的标准宇宙学模型进行限制,得到暗物质、暗能量和物质涨落幅度的最佳拟合值,所得结果与现在主要的观测结果一致,且限制结果所对应的约化值均在0.7左右.此外,哈勃参数显示的宇宙历史与宇宙物质涨落增长参数显示的宇宙历史一致,且由暗物质和暗能量占主导的标准宇宙模型的有效性不会受未知系统误差的影响.

不同天文观测对宇宙学模型的限制

1998年，科学家们通过对Ia型超新星的观测研究，发现了宇宙在加速膨胀，揭示了暗能量的存在．该发现使得宇宙学成为当今物理学的研究热点．宇宙学是一门高度依赖于观测事实的学科，利用各类天文观测数据来限制不同的宇宙学理论模型是现代宇宙学的一项重要研究工作．

论宇宙创生的物质性——评量子宇宙学模型

通过对霍金、维伦金、林德等量子宇宙模型的深入考查,我们认为,宇宙存在创生,经典宇宙来自于引力场和物质场所构成的量子时空。宇宙的“有”不是来自虚无,而是来自经典的“无”量子的“有”。宇宙创生是物质形态的巨大突变,而不是物质的创生。宇宙创生的物质性揭示出宇宙永恒存在,这正是宇宙无限性的本质。

衰变粒子宇宙学模型中的宇宙学常数

本文在M.S.Turner提出的衰变粒子宇宙学模型的基础上,引入宇宙学常数Ω,得出了具有宇宙学常数入的衰变粒子宇宙学的动力学方程组,解决了Turner模型所遇到的宇宙年龄过小的困难.通过上机计算求得了宇宙尺度因子随时间的演化曲线和宇宙中各能量成分的能量密度随时间的演化曲线,并讨论了引入宇宙学常数后,减速因子和衰变粒子质量以及对宇宙未来演化的影响.

大爆炸宇宙学模型一些主要观测事实及其讨论

本文用近代物理学有关理论讨论了大爆炸宇宙学模型的一些主要观测事实,如哈勃定律、宇宙微波背景辐射、氦的丰度等问题,尝试对大爆炸宇宙学模型从观测事实到理论作一个初步地描述.

宇宙学模拟中出现本星系群卫星星系对的概率

为检验星系或宇宙学模型,使用近邻宇宙观测提供的暗物质晕中卫星星系相空间分布的独特数据,从卫星星系对的角度,研究宇宙学模拟和观测结果的相似性.在结合星系半解析模型的宇宙学模拟数据中,分别选择类银河系系统和类仙女座星系系统作为研究样本,采用与前人研究相似的相空间判据在较大的样本中计算其中卫星星系成对的比例,得到模拟中出现卫星星系对的概率远小于观测的结果.此结果与已有研究结果基本一致,对类仙女座星系样本使用与观测更相符的投影速度判据可以部分缓解模拟与观测的差别.此外,模拟中位置和速度不确定性较大的一类星系(孤儿星系,即无对应暗物质子结构的星系)对上述结果没有显著影响.

五维大反弹宇宙学模型的重建及其相关宇宙学量的演化

在五维大反弹宇宙学模型框架下,通过给定三种不同的暗能量有效态方程,确定了在该模型中起重要作用的函数f(z),从而描述了五维大反弹模型中相关的宇宙学量随红移量z的演化.研究表明,与情形Ⅰ中有效态方程相对应的宇宙学量的演化规律和当前天文观测数据符合最好.

宇宙模型的简并与分立

探讨了宇宙学模型的简并与分立,改进了区分度因子的定义;利用马尔可夫链-蒙特卡罗(MC-MC)方法对2组哈勃常数的观测数据进行了拟合;检查了改进后的区分度因子对模型拟合的影响.结果显示:CC哈勃常数数据集的区分度因子普遍小于BAO哈勃常数数据集,且CC数据集的置信区间大于BAO数据集,说明区分度因子的确能够反映出数据点对宇宙学模型的区分度;BAO+CC合并数据集的置信区间小于2个原始的数据集,说明使用区分度因子比较数据集的区分能力时,所用数据集的数据点个数不能相差过大.

动力学暗能量与中微子质量

随着天文观测技术的不断发展,暗能量的测量已经达到很高的精度。然而,人们对暗能量的本质属性、描述暗能量演化过程的标准宇宙学模型、以及暗能量模型中相互影响的宇宙学参数背后的物理等问题都亟待进一步的探究。目前,与观测实验结果最符合的暗能量模型是宇宙学常数模型,其他宇宙学模型也并没有被观测所排除。因此,构建不同的暗能量模型,分析模型参数的演化行为非常重要。本文介绍了参数化形式不同的动力学暗能量对中微子质量的影响,首次分析了Barbosa-Alcaniz参数化和Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化后的暗能量与中微子质量间的关系。本文联合了三种重要的测量宇宙距离–红移关系的天文观测手段,包括Ia型超新星观测、重子声学振荡观测、宇宙微波背景辐射观测,对中微子宇宙学模型进行整体拟合,分析中微子质量和其他宇宙学参数的限制结果。与一般的Chevallier-Polarski-Linder参数化模型中的结果相比,Barbosa-Alcaniz参数化模型可提供一个较大的中微子质量,Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化模型提供的中微子质量较小。暗能量状态方程参数的不同形式影响中微子质量的大小。

矮星系:宇宙学模型的例外

说起海洋中的生物,你首先想到的是什么?是巨大的鲸,还是乌贼、海豚或鲨鱼?你会一下子想到很多,但浮游生物往往不在其中。在海洋中,任何生物的数量都不能比肩浮游生物。在宇宙中也是如此,说起宇宙时,我们会马上想到令人着迷的旋涡星系和巨大的星云,那迷人的形状和颜色仿佛就在眼前。另一方面,在宇宙中作为星系生长基石的矮星系却鲜被关注,但它们几乎承担了宇宙中全部的“食物供应”,成为更大结构的生长驱动力。

波澜壮阔的宇宙学大革命

公元2003年2月11日．威尔金森宇宙微波背景各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）的第一年结果发布。至此，一场波澜壮阔的宇宙学大革命告一段落。然而经过几代人近百年探索之后展现在人类面前的宇宙，竟是如此陌生，远远超出人类最伟大智慧的想象!

修改引力宇宙学下的大尺度结构非线性演化

主要研究了修改引力论在非线性尺度上的表现。现在已经存在很多修改引力论的模型,如f(R),DGP,Mond等,但是在工作中并没有使用别人已经提出的修改引力论方法,因为首先不可能去对所有的修改引力论模型都进行研究;其次重点研究的是修改引力对于宇宙中的物质分布在非线性尺度上的影响,而各种修改引力论对于物质聚集的影响是相似的,都可以通过一个参数表达出来。因此笔者提出一种修改引力论的方法,引进了一个简单参数ζ。这个参数ζ定义为G_(eff)/G/-φ/Ψ,这里G_(eff)是有效牛顿常数,G是牛顿常数,φ和Ψ则是时空度规的标量扰动方程中的两个势。这个ζ参数在广义相对论的基础上修改了物质粒子受到的加速度,加大或者减小这个参数会相应地改变物质粒子的加速度,进而会加快或者减慢大尺度结构的形成。这种对大尺度结构在线性尺度上的影响可以通过理论计算得到,但是大尺度结构的非线性增长无法通过理论计算得出,现在只有借助已经发展得比较成熟的数值模拟方法来研究这个问题。该文修改了现在已经比较成熟的数值模拟程序GADGET-2,加入了ζ参数。在进行数值模拟之前,首先检验了数值模拟的质量分辨率、模拟尺度,以及初始红移对最终物质功率谱的影响,并且证实修改后的GADGET-2程序是正确的。设定不同ζ参数的值,ζ=0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.5,这里ζ=1.0对应标准宇宙学,然后对每个ζ值运行了一组数值模拟。为了减少数值效应对最终结果的影响,并且突出显示修改引力论在非线性尺度上的表现,没有简单直接地使用不同ζ值物质功率谱来做比较,而是精巧地设置不同ζ值的输出红移,使不同ζ值在其对应的输出红移处有相同的线性功率谱,并且最终使用了ξ=ζ≠1.0/ζ=1.0这个比值参数来研究修改引力论在非线性尺度上的表现。通过宇宙学尺度上的数值模拟和高精度的小波物质功率谱方法,我们研究了ζ参数对物质在非线性尺度上增长的影响。通过ξ这个参数,在线性功率谱相同的时候,比较了不同ζ参数的功率谱在非线性尺度上相对于标准宇宙学模型的偏离。得到重大的发现:大尺度结构在非线性上的增长并不是想象的那样,较大的ζ参数加大了物质粒子的加速度,进而在线性和非线性尺度上都加快了结构形成,反而是在线性功率谱相同的时候,较大值的ζ给出了较小的非线性功率谱。这个发现也证明HKLM假定的不正确,从而证明基于这个假定的功率谱拟合公式(PD96,Smith2003)不适用于修改引力论,直接将这些功率谱拟合公式推广到修改引力论是不正确的。基于这个ζ参数的修改引力论模型,利用一系列的数值模拟的结果,为修改引力论提出了一个新的拟合公式。这个新的拟合公式不是对现有的这些拟合公式做推广,而是借助于标准宇宙学下的非线性功率谱,通过几个简单的参数就可以得到对应不同ζ值的非线性功率谱,而且其精度保证在5%以内。利用这套数值模拟的结果,我们进而研究ζ修改引力论下的本动速度场的功率谱、暗晕的质量方程,以及暗晕的性质。这些工作为我们从观测上区分修改引力论和广义相对论提供了理论指导。

SZ星系团巡天及其宇宙学意义

存在于星系团电离气体中的大量高温电子会对宇宙微波背景的光子产生逆康普顿散射,引起所谓的Sunyaev-Zel’dovich（SZ）效应。SZ效应是研究星系团的一种非常有效的手段,特别是SZ效应只与星系团的内禀性质有关,而与所处的位置无关,这有利于发现高红移的星系团,因此对星系团的演化有着极其重要的意义.正在建造中的SZ巡天望远镜,将提供一条全新的确定宇宙参数的有效途径,如物质密度参量（ΩM）、真空能密度参量（Ω ）和8h-1Mpc尺度内的质量涨落均方差（σ8）.SZ星系团巡天确定宇宙参数,特别是定量分析利用 SZ星系团巡天确定宇宙参数中可能存在的所有不确定因素,可以更好地限制宇宙学模型.在SZ星系团巡天完成之前,人们必须对这些不确定因素有清楚的了解,以便能利用未来的SZ星系团巡天结果有效地测量宇宙参数.

宇宙的起源——大爆炸宇宙学介绍

关于宇宙起源,历史上曾经出现过各种各样的想象和神话传说。但宇宙的起源本身却是一个科学问题。20世纪以来,人们在宇宙观测中取得了越来越多的重大发现,从而逐渐建立起大爆炸宇宙学模型。大爆炸宇宙学模型的背景20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离人们而去。1929年哈勃把这种退行红移的测量与星系的距离的测量结合起来。

信息论背景下Ia型超新星宇宙学的贝叶斯统计分析和距离对偶关系检验

本文中,我们系统地表述一种自洽的宇宙学模型分析及其参数估计方法,并将其用于Ia型超新星(SNIa)光度距离作为宇宙学标准烛光的研究.我们利用贝叶斯图论方法及其与随机变量间因果性、信息流和概率独立性的对应关系构建我们的分析,并通过实例展示如何在宇宙学数据分析中恰当地运用联合光变曲线分析(JLA) SNIa数据集合中依赖于参数的协方差矩阵.我们的方法从概念到产出的结果均不同于传统的分析方法.可以证明,通常形如χ~2最小化的传统分析等效于施加在SNIa标准化模型变量先验分布上的隐含失真.通过显性地指明这一失真的形式.

γ射线爆(GRB)研究进展及其几种模型的讨论

观测结果表明 ,γ射线爆源空间分布是各向同性但不均匀的 ,说明γ射线爆起源于宇宙学距离 .本文介绍 γ射线爆的观测情况和分类 ,并讨论了几种当前比较流行的 γ射线爆理论模型 .

用羊八井加密阵列数据寻找与BASTE实验相符的3TeV能区的宇宙γ暴

采用西藏羊八井加密阵列数据 ,对美国CGRO天文卫星上的BASTE实验在 1998年 3月期间所观测到的15个宇宙γ暴进行了 3TeV能区的符合寻找。这些γ暴均位于羊八井阵列的有效观测视场内。在寻找工作中采用了组团方法 ,以提高观测阵列对γ暴的灵敏度。寻找结果表明 ,所有BASTE符合暴候选事例团的多重数分布均在背景的统计涨落之内 ,没有发现存在 3TeV能区BASTE符合暴的证据。这个结果支持了γ暴的宇宙学起源模型。

宇宙最终的结局

宇宙最终的结局陈壮叔很难说这篇文章是否已最终解决了宇宙的结局问题，但这篇文章是与众不同的，它使我们这些业余天文爱好者对即将来临的２０００年充满了希望。因此，它也赢得了首届“优秀作品”奖。没有人知道，宇宙最终将在一个大挤压中塌缩成一点，抑或伴随着星系的...