COSMOLOGICAL CONSTRAINTS ON ACDM FROM OBSERVATIONAL HUBBLE DATA： MARKOV CHAIN MONTE CARLO APPROACH

利用最新的哈勃参量观测数据（OHD）对标准宇宙学模型在空间曲率k=0和是≠0两种情况下,分别使用MCMC（Markov Chain Monte Carlo）方法对其模型参量进行了限制．对于平坦宇宙而言,得到如下结果： 对于非平坦CDM模型, 该结果与绝大多数多元数据联合限制的结果相一致并强烈支持暗能量宇宙的存在．     

哈勃参量限制宇宙学模型的优势

1998年对Ia型超新星的观测结果表明,宇宙是加速膨胀的,暗能量是可能导致宇宙加速膨胀的一个重要模型.宇宙学中状态方程w是了解暗能量本质的一个重要的物理量,我们在假定暗能量状态方程w=w(z)随红移变化的情况下,通过计算哈勃参量和光度距离,得到用光度距离来限制暗能量状态方程会有信息损失的结论,进一步比较哈勃参量和光度距离,发现哈勃参量在限制宇宙学模型和宇宙学参数方面比光度距离更有优势.     

关于暗物质与暗能量参数化的统一模型

构建暗物质与暗能量参数化的统一模型．通过利用与哈勃参数相关的关系式（4）．我们给出了一个能统一暗物质与暗能量的参数化的态方程．由此方程出发,导出了相关的一些宇宙学量与红移量之间的关系．通过计算,我们发现暗能量态参数和减速因子的现在值ω0DE,q0以及转换红移计与超新星观测数据的结果符合得很好．进一步,通过分析暗能量未来的演化趋势,否定了宇宙大劈裂（Big Rip）的命运．     

观测宇宙学的一些新进展

系统介绍了观测宇宙学和其最新进展,包括观测手段和哈勃常数和宇宙的年龄、宇宙的暗物质、暗能量、背景辐射、大尺度结构、元素丰度、活动星系核、中微子、γ暴等热点问题,并提出了观测宇宙学存在的问题和挑战.     

暗能量宇宙学的研究进展

介绍了暗能量宇宙学相关课题研究的一些最新的研究进展.作者多年来一直致力于暗能量问题的研究,近年来在暗能量相关课题方面开展了大量的研究工作,在若干方向取得了一系列有意义的进展.对这些课题研究的进展进行了简要介绍,主要内容包括:暗能量宇宙学模型的观测限制研究,暗能量与暗物质耦合参数的宇宙学测量,在宇宙学中称重中微子与搜寻惰性中微子的研究,遗迹中微子在银河系中的引力结团研究,利用引力波观测开展宇宙学参数估计的研究,暴胀宇宙学模型的观测限制研究.     

科学家谈天文学重要方向 宇宙大尺度结构

正宇宙学是研究宇宙起源和演化的学科。近年来随着天文观测和理论的快速发展,宇宙学参数已经得到非常精确的测定,宇宙学研究进入了黄金时代。宇宙大尺度结构是宇宙学研究的重要前沿领域,主要是通过多波段巡天测绘不同时期宇宙的物质结构来研究宇宙结构形成和时间演化,从而揭示宇宙的物质组成成分以及宇宙演化物理过程、暗物质、暗能量本质等宇宙学重要问题。     

星系的暗晕占据分布模型

从星系巡天的观测中可以测量宇宙中星系的分布,而这些我们观测到的可见物质只占据了宇宙组分的很小一部分.如何从观测的星系分布来联系暗物质分布,建立星系与暗晕之间的关联,从而限制宇宙学参数,一直都是星系宇宙学研究领域的一大课题.本文具体介绍了描述星系空间分布的暗晕占据分布模型的主要框架和参数形式,并介绍了模型的一个简单应用.这个模型被广泛用于解释观测到的星系分布的两点相关函数,通过模型构建星系和暗晕之间关联,可以从理论上获得不同星系样本所在暗晕质量分布的信息,这对于我们理解星系形成与演化模型以及限制宇宙学参数都有着重要的意义.     

宇宙黑暗面（3D宇宙）的限制和哈勃参量的观测数据——哈勃参量宇宙学

哈勃参量（H（z））的数据观测对于人们能够更加清楚地认识宇宙学的＂三朵乌云＂——暗物质、暗能量、黑暗时代——很有助益,因此近年来,对哈勃参量的数据观测问题的研究持续升温,这篇文章就是对这一问题的回顾和整理.目前,主要有三种独立的通过观测测量H（z）的方法,我们将之总结为年龄微分法、径向BAO（重子声学震荡）大小法和引力波标准汽笛法.在这篇文章中,我们首先介绍宇宙学中的基本概念,如膨胀的宇宙中的时空坐标等,随后将是对这三种方法的说明,包括误差的来源等.本文还会展示哈勃参量的观测数据在限制宇宙学模型和宇宙学参量方面的优势以及所起的巨大作用,以及一些在数据应用过程中出现问题的讨论.最后,我们总结一些即将实施的可以大幅提高数据精度的观测计划.     

MCG作为统一的暗流体模型及其观测限制

近年来大量观测数据表明,宇宙介质可以由一种统一的暗流体描述.研究一种修正的Chaplygin气体模型(简称MCG模型)作为统一暗流体模型,并且采用目前可利用的Ia型超新星、重子声学震荡(BAO)以及完整的威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测(简称WMAP)等数据对该模型的参数进行宇宙学观测限制.与之前工作的不同之处是,将MCG不再拆分成暗物质和暗能量两部分,而是将其视作一个统一的部分来研究.利用马尔科夫链蒙特卡洛方法,得到较为严谨的限制结果 .结果表明,MCG模型与目前的天文观测数据以及宇宙学标准模型(ΛCDM模型)符合得很好,这也是暗简并问题的有利佐证.     

天体孵化年龄对利用天体年龄限制宇宙学参数研究的影响

利用星系及星系团年龄与红移的关系限制宇宙学参数时,由于不同处理孵化年龄的方法会对限制平直标准宇宙学模型中宇宙物质密度参数Ωm产生不同影响,提出按照天体类型设定不同孵化年龄的处理方法,并应用该方法得到Ωm的取值约为0.27~0.37,最后将该方法应用到将天体年龄数据按计算哈勃参数分组的情况,所得对Ωm的限制结果与使用相应的哈勃参数得到的结果一致.     

引力波标准汽笛与宇宙学

双中子星并合的引力波暴GW170817及其多波段电磁对应的发现标志着多信使引力波天文学时代的来临.通过引力波探测器对致密双星并合产生的引力波波型的观测可以独立测量波源的光度距离,这预示着引力波源可以作为"标准汽笛"来研究宇宙的膨胀历史,从而提供了一种研究宇宙学的新途径.本文介绍利用引力波"标准汽笛"来限制宇宙学参数的基本原理,着重讨论各种确定波源距离和红移的方法.同时讨论地基第二代和第三代引力波探测器,以及空间引力波探测器对宇宙学参数,特别是哈勃常数和暗能量参数的限制能力.     

霍金温度的修正对半全息宇宙学模型的影响

文章修正了霍金温度的一般形式,基于其表达式中标度因子a的二阶导数项的动力学效应,重新讨论了半全息宇宙学模型下暗能量和暗物质比例的巧合性问题与宇宙加速问题,得到了宇宙动力学方程及其吸引子解,并给出了宇宙减速因子和等效压强密度比的解析表达式.在给定合理的参数后,宇宙减速因子取负值,表明当前的宇宙正在加速膨胀,同时暗能量和暗物质的等效压强密度比也符合半全息宇宙学的预期结果.     

修正的Chaplygin气体暗能量及其Om几何诊断法

在标准宇宙学模型框架下,为解释当前宇宙的加速膨胀,人们引入了具有负压强的暗能量。修正的Chaplygin气体(MCG)模型是一种暗能量和暗物质的统一模型,可以用来解释当前宇宙的加速膨胀。考虑在暗能量和暗物质之间没有相互作用和存在相互作用这两种情况下,MCG模型的动力学方程和能量密度随红移z的演化,通过绘图分析得到其能量转化规律。进一步应用Om几何诊断方法,将MCG模型与宇宙学常数模型ΛCDM和Chaplygin气体(GCG)模型加以区分。     

含有相互作用的高维全息暗能量

使用高维黑洞作为能量截断,可以将通常的全息暗能量模型推广为高维全息暗能量模型.研究以一种特定的相互作用形式与物质耦合的5维全息暗能量模型,并分别取哈勃视界和未来事件视界作为红外截断.与其他包含相互作用项的宇宙学模型不同,当取哈勃视界作为红外截断时,在此模型中宇宙可以避免进入一个大撕裂的未来;在取未来事件视界做红外截断时,发现约束宇宙演化的方程没有稳定的吸引子解.     

暗能量

最近的宇宙学观测表明,人类熟悉的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%左右,而剩下的能量成分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量占73%.当前,暗物质和暗能量的起源和物理本质都不清楚,揭开它们的神秘本质是现代基础科学所面临的最大挑战之一.暗物质虽然神秘,但是它所产生的引力是和原子物质一样的正常引力.而暗能量就不同了,它更加神秘莫测,它产生的引力实际上是一种排斥力.正是由于暗能量的排斥力的驱动,我们的宇宙现在正在加速膨胀.暗能量在当前的物理学理论框架下面临着严重的问题.实际上,它的物理本性和量子引力理论有着深刻的联系.因此,暗能量的理论研究将为自下而上地建立一个完整的量子引力理论提供重要的线索.在简要论述了与暗能量相关的各种问题来龙去脉的基础上,描述了这个领域的概况.     

首次绘制出宇宙暗物质分布图

借助哈勃太空望远镜和计算机模拟技术，美国一个研究小组首次绘制出两个星系簇中宇宙暗物质的分布。分布图支持了关于暗物质的理论假设。暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题，它代表了宇宙中90％以上的物质含量，而我们可见的世界只占宇宙物质的10％不到。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设，但还没有得到足够的验证。     

利用超新星和伽玛暴观测限制宇宙学模型: 物质创生模型

讨论了考虑物质创生的宇宙学模型,并且利用近年来对于超新星(SNe Ia)和伽玛暴(GRBs)的光度距离的观测结果拟合出模型中的参量数值,并得到结论:如果宇宙中不断有物质创生,也能导致加速膨胀,而不一定要引入宇宙学常数或者任何形式的暗能量.     

现代宇宙学中的数值模拟技术和应用

宇宙尺度上物理过程的多样性和高度非线性使数值模拟成为现代宇宙学必不可少的研究手段,它不仅可以细致追踪宇宙结构的形成和演化历史,同时也为观测和理论模型的检验建立了一个桥梁.本文将总结计算宇宙学领域技术方法的最新发展,包括无碰撞粒子N体数值模拟技术,引入重子物理的计算流体方法.在此基础上,我们将针对现代宇宙学的核心科学问题,简要综述数值模拟技术在面向下一代巡天观测,尤其是暗物质和暗能量探测方面的实际应用.此外,我们选择性地讨论了数值模拟在第一代恒星和反馈作用、宇宙中的气体吸积和恒星形成,以及高红移星系盘的形成研究中所发挥的作用.因应下一代大规模巡天的开展和超级计算技术的快速进步,我们也展望了在未来十年计算宇宙学和相关科学可能取得的进展及发展趋势.     

拿什么探测你,暗能量

 自以为越来越了解自己生存的宇宙,但其实到目前为止,人类只不过才了解宇宙结构的不足5%,其余95%被科学家们认为是暗物质和暗能量,尤其暗能量以超过70%的比重令人震惊。可见物质,很容易被认识和了解;而不可见者,尤其是相互作用非常微弱的暗能量,难以被直接观测,因此目前只能通过对可见天体和空间的观测,间接地测定其性质。在8月23日举行的中国科协“科学家与媒体面对面”活动上,宇宙学家们介绍了探测暗能量的不同方法。     

英科学家称宇宙可能不存在暗物质

<正>据英国《每日电讯报》报道,一项突破性研究成果称,占宇宙构成96%的暗物质和暗能量也许并不存在。已有数十年历史的标准模型认为,我们所知的宇宙——由行星、恒星、小行星和气体等可认识的部分构成——只占宇宙的4%。其余部分是由神秘的暗物质和暗能量构成的。暗物质和暗能量遍布太空,促进宇宙的膨胀。