整体拟合测定宇宙学参数

整体拟合分析对于精确测量宇宙学参数非常重要.本文讨论了微波背景光子（CMB）温度功率谱,大尺度巡天观测及超新星观测对于暗能量状态方程参数的限制,通过比较利用的温度功率谱和CMB简化信息对于暗能量状态方程参数的限制,讨论了整体拟合的重要性.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

彭加莱规范引力下的加速膨胀

20世纪末,通过对Ia型超新星的观测,人们发现了宇宙的加速膨胀,这违背了人们关于引力的根本认识.解释这一不可思议的现象成了宇宙学家的首要任务,理论学家提出了各种模型.在众多模型中,规范引力理论由于其坚实的理论背景而备受关注.本文作者主要的研究对象是彭加莱规范引力宇宙学模型,利用解析分析对这类模型进行了详细的研究和讨论.并通过将Ia型超新星的观测数据与该宇宙学模型的理论预测作对比,给出了模型参数以及系统初值条件的最佳拟合值,同时也给出了参数们相应的置信区间,限定了这类模型的参数选取.     

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.     

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.     

体积粘性扰动的VGCG模型的观测限制

主要研究了具有体积粘性的推广的Chaplygin气体(VGCG)的宇宙学观测限制.作为对先前工作的扩展,这里将考虑体积粘性的扰动.通过比较两种情况,可以得出如下结论:包含体积粘性扰动之后,得到更为严格的限制结果.     

精确宇宙学

高精度微波背景观测,加之大尺度结构,超新星等观测的快速发展,引领宇宙学进入精确宇宙学时代.我们对于宇宙的理解不再停留在定性描述阶段,而是进入了高精度定量测量阶段.本文将对重要宇宙学观测给出介绍,并对研究现状,及未来挑战等给出讨论.     

宇宙学观测量对小Higgs模型T宇称破缺参数限制的研究

小Higgs模型是高能物理的研究热点之一，但是，最初的小Higgs模型却与弱电精确测量存在着矛盾，因此，人们引入了T宇称。T宇称要求近似守恒或者有着非常小的破缺。这里利用宇宙学观测量对Littest Higgs模型中的T宇称破缺参数进行了严格的限制。     

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．     

北美大学物理天文系宇宙学课程设置研究

从美国和加拿大的100多所大学中筛选出9所美国知名大学、加拿大的多伦多大学以及加拿大理论天体物理所(CITA)作为调研对象,对其宇宙学课程进行了研究.讨论了宇宙学课程的教学计划、课程设置、课程内容、前沿研究和课程特色.结果表明:几乎所有大学都开设了宇宙学的相关课程;基本上所有大学对于本科生都侧重于对宇宙学基础理论知识的介绍;对于研究生除了基础知识外更强调宇宙学前沿.     

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.     

宇宙学方法论初探

本文简单评述了宇宙学研究对象、研究方法的基本属性和宇宙学基本问题,着重探讨了宇宙学研究方法的特点:1.哲学观念的支配作用;2.宇宙学观测方法的特点;3.宇宙学理论推演的特点;4.模型方法.并从方法论和认识论角度对宇宙学中的一些尖锐问题作了讨论.     

Dirac和Majorana费米子在空间平坦FRW时空背景下挠率场中的散射

讨论了在空间平坦FRW(Friedmann-Robertson-Walker)时空背景下,通过有质量宇宙学中微子能量分布的移动检验由大尺度Lorentz破缺产生的宇宙学挠率存在的可能性.在空间平坦FRW时空背景下,有质量的宇宙学中,微子在宇宙学挠率场中的散射会导致其末态能量分布的峰值位置相比于无挠情况时有一个m²/E²量级的移动;并且,在非最小矢量挠率耦合的情况下,对于Dirac中微子和Majoran中微子移动的数值由于矢量挠率的影响而不同.     

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.     

基于双中子星引力波标准汽笛法测量的哈勃参量对于宇宙学参数的限制能力的预言

展示了一种新的测量哈勃参数(H(z))的方法的应用,并用定义品质因子的方式对其所得H(z)进行了评估.这种测量H(z)的方法基于对双中子星系统的引力波汽笛法的分析,其中利用了光度距离(dL)的各向异性.引力波的成功探测预示着引力波标准汽笛法潜在的可能性.在此之前对其相应效果进行预言和研究是十分必要的.把这种方法应用在几个比较主流的引力波探测项目上,并进行Fisher Matrix的计算,包括advanced LIGO(aLIGO)、Einstein telescope(ET)、DECIGO等.结果显示,aLIGO和ET测得的H(z)精度都比较差,而DECIGO测得的H(z)显示出良好的精度.利用DECOIGO得到的H(z)的相对误差信息,对H(z)进行模拟,然后用贝叶斯定理对宇宙学参量进行预言,最后利用画contour图和计算品质因子(FoM)方法评估出其限制宇宙学参量的能力.对于DECIGO 3a观测的引力波标准汽笛法,其相应H(z)数据的品质因子为170.82.如果进行10a期的观测,其相应H (z)数据的品质因子更是高达569.42.显示出引力波标准汽笛法的极大前景和潜力.