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.     

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.     

径向重子声学振荡测量和观测哈勃 参量数据的宇宙学限制

使用径向重子声学振荡(RBAO)测量遥远的Ia型超新星(SNe Ia)、观测哈勃参量数据(OHD)和宇宙微波背景(CMB)位移参数数据来限制ΛCDM和XCDM宇宙的宇宙学参量,进一步检查了OHD和SNe Ia数据对宇宙学的约束作用.我们对似然函数的归化哈勃参数h进行了边缘化,即积分概率密度P∝e-Χ2/2,以在Ωm-ΩΛ平面获得最佳的拟合结果和置信区域.依据ΛCDM和XCDM模型的组合分析,我们发现在置信区域为68.3%、95.4%和99.7%的置信水平上,OHD+RBAO+CMB数据和SNe Ia+RBAO+CMB数据符合得很好.随着越来越多的OHD数据的获得,我们或许在将来可以使用OHD数据代替SNe Ia数据来限制宇宙学参量.     

利用哈勃参量观测数据限制ACDM宇宙学模型：MCMC方法

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k≠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:Ωm=0.248 85+0.03 81-0.04 52(1σ)+0.07 30-0.09 21(2σ),H0=72.731 4+2.01 19-1.80 72(1σ)+3.845 7-3.723 6(2σ);对于非平坦ΛCDM模型,Ωk=-0.332 66+0.391 1-0.358 7(1σ)+0.764 7-0.667 9(2σ),Ωm=0.375 88+0.147 8-0.150 3(1σ)+0.278 5-0.296 8(2σ),H0=73.876 3+2.373 9-2.345 5(1σ)+4.683 3-4.716 1(2σ).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.     

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．     

天体粒子物理新世界

2002年2月5～7日在葡萄牙Algarve大学召开了“第四次天体粒子物理新世界国际会议”，这次国际会议的每个分会都对当前各领域状况做了一个综述，会上讨论的内容包括宇宙学参数、中微子物理和天体物理、引力波、宇宙线起源、传播和交互作用、极端状态下的物质、超新星和暗物质等。各领域的专家介绍了疏远超新星和宇宙学背景辐射近期成果，引力波探测新计划，国际空间站极高能宇宙线检测情况，     

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.     

大尺度洛伦兹破缺与空间平坦性

局域测量得到的哈勃参数(Ho)与基于ACDM(Lambda Cold Dark Matter Model)模型从微波背景辐射(Cosmic Microwave Background,CMB)测出来的哈勃参数之间存在不一致性,促使人们超越标准宇宙学模型去考察新宇宙学模型,比如空间非平坦的大尺度洛伦兹破缺模型.由于空间曲率...     

哈勃常数危机

<正>哈勃常数(H₀)是最重要的宇宙学参数之一,表征当前宇宙膨胀速度。它在宇宙学中扮演极其重要的角色,用于确定宇宙的大小和年龄,是人类定量分析宇宙演化最直接的工具之一。因此,精确测定H₀对现代宇宙学具有重要的意义。1929年,美国天文学家埃德温·哈勃通过对星系的光谱分析,发现远处的星系正在退行,     

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.     

谁发现了宇宙膨胀(上篇)

<正>伟大的天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble,1889~1953)于1929年发表了一篇划时代的论文,研究了24个银河系外"星云"的速度与距离的关系,得到了著名的哈勃定律:距离越远,退行速度越大。因为这篇划时代的伟大论文,哈勃被誉为观测宇宙学之父。然而,哈勃的这篇论文至少有40%的功劳当属维斯托·斯里弗(Vesto Slipher,1875~1969)。正是他的工作,揭开了观测宇宙学的序幕。我们甚至可以将斯里弗看作观测宇宙学的祖父。     

OJ287天体的射电结构研究

OJ287是一个典型的BL Lac型天体,研究该天体对于理解BL Lac型天体有非常重要的意义。为了研究OJ287天体的射电结构、亮温度等性质,本文搜集有关该天体的甚长基线射电望远镜阵(VLBA) 2 cm观测数据(1995—2018年),并把这些观测数据分别单个导入DIFMAP程序软件进行成图和分量处理、拟合,得到以下结果:OJ287天体在VLBA 2 cm波段的喷流方向(单侧的且方向向右),该天体的总流量,该天体的喷流各模型成分的流量、大小、方位角,喷流各模型成分离核心的距离,以及该天体的射电亮温度(1011.8"1015.0K)。由此可知,OJ287是一个高光度且光度变化非常快的天体,其喷流结构相当复杂。     

基于小波包与支撑矢量机的天体光谱自动分类方法

针对天体光谱,通过小波包分解对光谱特征进行提取,并将该特征与支撑矢量机相结合,从而得到一种对活动天体与非活动天体实现自动分类的新方法.该方法未用到谱线信息,避免了谱线提取的复杂过程,使得在低信噪比,红移未知的情况下,依然能够对活动天体与非活动天体进行有效的分类识别.通过实验表明,该方法比其他现有方法有更高的识别率,可达到96.64%,并具有相当好的鲁棒性.     

黏滞性流体与宇宙年龄问题

在宇宙的演化过程当中,经历了暴胀、辐射以及物质为主时期.如果宇宙现在仍处于物质为主时期,那么理论上所得到的宇宙年龄大概是在80～100亿年左右.另一方面,人们测得一些古老星团的年龄超过了110亿年,由此可见,理论预言与观测结果不相符合,这就是宇宙的年龄问题.当前的观测表明宇宙正处于加速膨胀时期,人们通常将加速的原因归结于宇宙中存在着一种被称为暗能量的物质组分.人们进一步发现由于这种组分可以使理论上预言的宇宙年龄变大,从而缓解了宇宙年龄问题.可是,最新的观测表明,仍有一些天体的年龄比预言的宇宙年龄要大,比如说类星体APM08279＋5255,它在红移等于3.91时的年龄大概是21亿年,超过了当时的宇宙年龄.事实上,通常人们在研究宇宙学中,仅仅考虑了理想流体这一简单模型,而该模型可能过于简单.因此,本文将考虑带有黏滞性的流体.通过引入黏滞性,宇宙的年龄问题被进一步缓解了.尽管,本文考虑一类被称为Ricci暗能量的模型,但是所得到的结论可以推广和应用到各种暗能量模型中.     

暗能量观测：现在的状态和未来的发展

本文回顾了当前暗能量观测的情况.最近利用SNLS-3year的数据得到了对于宇宙学参数的限制.本文还探讨了其他探针对于宇宙学参数的限制情况,特别是一种新的利用星系对之间角分布的探测方法.     

哈勃参量限制宇宙的backreaction效应

主要研究不均匀宇宙下的平均宇宙模型对宇宙加速膨胀的解释. 首先, 通过对该尘埃宇宙模型下的backreaction效应和Larena等提出的模板度规结合, 得出了如下结论:FLRW 度规对早期宇宙的演化能进行准确描述, 但到晚期大约a_D>0.1之后与backreaction模型区别明显.其次,选择通过有效哈勃参量来限制宇宙学参量.由于不能得到准确的尺度因子和红移关系,于是近似选择 FLRW 度规代替模板度规进行限制.限制结果发现(1σ stat), 与其他观测如超新星遗迹探测(SNLS)和Ⅰa型超新星等符合的很好. 最后, 通过限制结果的最佳拟合值对此模型下的宇宙学参量进行了分析, 表明宇宙的backreaction效应可以很好解释宇宙加速膨胀, 因此值得对此模型进行进一步的研究.       

西藏羊八井宇宙线观测实验的国际一流学术展望

文章在分析羊八井一期实验结果的基础上，采用蒙特长罗模拟的方法论述了羊八井二期和三期阵列所取得的学术成果。文章通过对羊八井学术成果的展望，将可能确定哈勃常数H。宇宙红外光子，据此可以敲定宇宙的年龄，对宇宙学的研究产生重要影响。     

利用高斯过程方法限制转移红移

高斯过程方法是一种不依赖模型的数据重构方法.介绍了高斯过程方法的原理、优势以及目前的一些应用,并利用高斯过程方法分别在哈勃参量完整数据集和年龄微分法哈勃参量数据集2种背景下重构了哈勃参量,限制了H0并进行了对比,利用重构的数据结果限制了转移红移,所得结果为zt=0.68±0.01.     

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.     

无对流区天体中的发电机效应

根据等离子体湍动波发电机方程，应用球坐标系统，得到了一组标量发电机方程。考虑各种不同的旋转情况，得到了不同的分析解，不论旋转角速是否均匀，对流是否存在，ｐ－ｗ发电机总能产生作用。较差自转的存在将增强发电机的作用，运用这种发电机模型能够解释所观测的无对流天体的磁场。