探寻银晕暗物质的一个可能方案

依据星系自转曲线,对银河系旋转速度曲线进行合理外推,并应用引力势理论,得到银河系质量分布及外围的密度分布．结合 Ｂａｈｃａｌｌ和 Ｓｏｎｅｉｒａ 假设的密度模型,求出银河系外围的质量,即可能的暗物质质量．同时,对密度分布曲线内推,求出可视部分可能存在的暗物质质量．用这种方法得到的暗物质晕的质量,在误差范围内与前一种结果相符,说明用这个方案估算银河系暗物质晕的质量是可行的     

探寻银晕暗物质的一个可能方案

依据星系自转曲线，对银河系旋转速度曲线进行合理外推，并应用引力势理论，得到银河系质量分布及外围的密度分布，结合Ｂａｈｃａｌｌ和Ｓｏｎｅｉｒａ假设的密度模型，求出银河系外围的质量，即可能的暗物质质量，同时，对密度分布曲线内推，求出可视部分可能存在的暗物质质量，用这种方法得到的暗物质晕的质量，在误差内与前一种结果相符，说明用这个方案估算银河纱暗物质晕的质量是可行的。     

宇宙中的结构形成

现代宇宙学的中心问题是宇宙中大尺度结构的形成问题.在标准等级成团结构形成理论中, 暗物质主宰着宇宙.今天所观测到的各种结构如星系、星系群和星系团,是通过引力不稳定 性形成.由于引力不稳定性,暗物质的小扰动先坍缩最终形成暗物质晕(或暗晕). 较小的 暗晕通过并合形成较大的暗晕.引力形成的结构的质量分布通常称为质量函数,由观测来确定[1-4]. Press等[5]。     

暗物质晕普适性的数值分析

N体数值模拟计算发现暗物质晕具有几乎普适的密度轮廓,比如NFW轮廓、Moore轮廓和Einasto轮廓等,而速度各向异性和密度轮廓的对数斜率近似成线性关系.同样有证据显示赝相空间密度ρ/σ3与半径r成幂律关系.本文从金斯方程的角度出发通过自洽性研究考察了这几种常用密度轮廓的鲁棒性问题.数值计算和分析比较的结果表明各向异性密度轮廓并不具有鲁棒性,进而可以推测暗物质晕的这一数值特性缺乏真正的普适性.     

星系与子暗晕的统计联系

伴随N体数值模拟精度的不断提高,不仅暗物质晕的成长历史可以被追踪,位于暗物质晕势场中的子暗晕的成长历史也能够被追踪.与暗物质晕相比,子暗晕和星系的关联更为紧密.由此发展出一系列以子暗晕为基础的研究星系与子暗晕统计联系的研究工作.这类方法介于传统的暗晕占据分布模型和星系形成半解析模型之间.星系的位置和速度通过追踪数值模拟中的子暗晕的轨道和并合历史来预言.星系的物理性质如恒星成分质量、光度、颜色等由统计的参数化模型和其所在暗晕/子暗晕的性质直接联系起来,而并不通过模拟具体的恒星形成以及反馈等过程确定.本文总结并介绍这类星系与子暗晕的统计联系的方法,举例说明典型模型的建立过程,并指出星系-子暗晕关联模型的优势和应用时需要注意的问题.     

寻找宇宙中的暗物质

宇宙中存在暗物质已经得到大量天文观测的证实,但关于暗物质粒子的本质我们仍旧一无所知。为了理解暗物质的性质,许多暗物质探测实验正在展开。直接探测实验探测的是暗物质粒子与探测器物质碰撞所留下的信号,而间接探测实验则寻找暗物质湮灭的产物,如高能伽马射线、高能中微子、正电子和反质子等。理解暗物质所产生的这些信号需要我们了解暗物质的微观粒子的性质,同时也需要了解暗物质在星系或星系团中的分布形式等宏观性质。随着更大规模、更高灵敏度的实验不断投入运行,暗物质之谜有可能在不久的将来得以破解。     

原初连续功率谱宇宙模型下暗物质晕的质量函数

最近的宇宙学观测结果给出了一个具有原初连续谱功率指数(RSI-CDM)的ΛCDM冷暗物质宇宙模型,而不是标准的尺度无关谱(PL-CDM).基于这个结果,应用半解析近似,对Jenkins et al(J01)质量方程进行了研究,同时在各个连续谱指数暗能量宇宙学模型下计算出这些模型对应的宇宙中最大暗物质晕的位里质量.结果表明,PL-CDM和RSI-CDM宇宙学模型在低红移处有微小差别.与PL-CDM相比, RSI-CDM在低红移处小质量暗晕的质量丰度较大,但在大结构质量晕中两者差别不明显, 而且这个差异随着红移降低而增大.RSI-CDM在高红移处压低了任何尺度的暗晕质量丰度.关于最大位里质量,平坦空间ΛCDM宇宙学模型在PL-CDM和RSI-CDM都给出更多大质量天体.因此,对PL-CDM和RSI-CDM功率谱模型,都可以用最大位里质量来区别不同的宇宙学模型.     

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.     

星系中心大黑洞的宇宙学演化

在冷暗物质晕等级成团宇宙学模型中,伴随着暗物质晕并合,星系中心黑洞也断地并合和增长.于展Press-Schechter公式（EPS）我们编写了一自适应时间长Monte Carlo程序,重构了表征暗物质晕等级成团并合树.在成功地建立了黑洞和暗物质晕宇宙学演化模型后,我们通过引入直接吸积（包标准薄盘吸积和磁流体力学吸积）和随吸积两类黑洞吸积模式,论了黑洞自旋和质量宇宙学演化.通过与观测到AGN光度函数比较,我们发现黑洞通过磁流体力学吸积模式增长,与观测符合最好.于以上理论框架,我们还研究了双大质量黑洞演化,发现双黑洞通过共转气体吸积盘吸积对双黑洞质量比分存在显著影响.     

量子时空背景下Q泡暗物质的能量分布和辐射研究

本文研究了量子时空背景下Q泡暗物质的能量分布和辐射现象,在量子引力能标下分别计算了能量和动量修正色散关系下的Q泡能量和能级差,另外还计算了扰动情况下的Q泡能量和能级差.分析了Lorentz对称破缺和扰动情况下暗物质泡辐射粒子的规律,结果发现,粒子辐射的能量随量子时空效应增大而变大,同时也随泡势能的增大而变大,这些物理效应可能在进一步的暗物质实验和观测中加以证实.     

主宰宇宙命运的暗物质

宇宙是膨胀的还是坍缩的,或者宇宙既不膨胀也不坍缩,这种命运完全取决于暗物质对宇宙物质密度的贡献。     

星系空间取向的理论和观测研究

星系在空间的分布并非随机,在不同的尺度上呈现不同的排列特征.在星系和星系团等中小尺度上,卫星星系的分布倾向于分布在中央星系的主轴方向上.在大尺度上,中央星系的主轴倾向于指向大尺度的物质分布,如平行于大尺度的纤维结构.在更大尺度上,星系的主轴之间也有一定的取向关联.此外,星系的角动量也与大尺度物质分布有一定的关联.本文将回顾星系空间取向的相关理论和观测研究的进展,指出小尺度上星系的空间各项异性主要是由非球对称的暗物质晕决定的,与大尺度物质分布的相关性正是冷暗物质模型下结构形成的典型特征,研究星系在不同尺度上的各项异性分布有利于理解星系形成物理和限制暗物质、暗能量模型.     

DAMA实验新进展

DAMA实验正在意大利国家核子研究所（I.N.F.N.）的格朗萨索国家实验室（LNGS）运行.DAMA实验主要研究银河系银晕内的暗物质粒子.目前的DAMA/LIBRA采用的是250kg高放射性纯度的NaI（Tl）晶体,加上第一代实验DAMA/NaI（约100kgNaI（Tl）晶体）,DAMA实验已经积累了13个年周期的数据,总曝光量高达1.17ton·yr,观测到显著性为8.9σ的与模型无关的暗物质年调制信号,这是银河系银晕内存在暗物质粒子的证据.本文描述DAMA实验的设置运行情况以及近期主要物理结果.     

暗物质的自然现象和成因机理探析

暗物质粒子产生于宇宙大爆炸,它是由一个兆子和两个次能子合成的独立兆子系。由这种兆子系在本体贝粒子流循环输入或输出的增益过程中构成的五维弥散态络合物,就是暗物质又称暗物质云。暗物质云具有质量、引力,但与磁和光均不发生反应。它只能存在于物质态的负引力空间(惰性空间,第五维空间),并与所在宇宙单元区按相同轨迹运动。在单元区中,显物质和暗物质所占的比例大体相同,两者之间通过能量辐射、爆炸的形式实现质量互为转换。地球与具有阻光特性的暗物质云团在相互运动中相遇,应是冰河期的成因之一,这会给地球生态带来毁灭性的破坏。暗物质中蕴含着巨大的能量。对暗物质这一自然存在如何避害趋利是科技界应该考虑的问题。     

科技动态

天体物理学家发现暗物质存在的直接证据8月21日,美国宇航局宣布,天体物理学家利用钱德拉X射线望远镜和其他望远镜发现了暗物质存在的直接证据。这一发现证实了理论中预言的暗物质的确存在。普通物质构成了恒星、行星以及我们自身,而暗物质则是隐藏在星系中的看不见的物质。正是     

涡旋星系暗物质平均质量密度的估算

从气体的质量密度分布公式出发,考虑到暗物质的自作用,给出了估算涡旋星系暗物质质量密度的公式.     

相对论量子力学和暗物质、负物质

介绍暗物质和暗能量,指出相对论量子力学必然存在正负能,并由此引入负物质（负物质可以作为最简单的暗物质）,提出量子场论中暗物质的可能表示.讨论宇宙和负物质,并对相关问题进行研究.     

弱引力透镜的最优窗函数

光线的引力偏折会导致引力透镜效应,用它可以直接测量宇宙中暗物质的分布,而不用考虑其物理状态.宇宙中大尺度结构可以对遥远的星系产生弱引力透镜效应.最近几个研究小组观测到了弱引力透镜效应[1-2].由于其效应极其微弱,因此所有的观测在本质上都是许多星系的统计效应.在标准宇宙学模型中,物质的扰动起源于早期极小的、对称的高斯扰动.     

相对论量子力学和暗物质及负物质

介绍暗物质和暗能量,指出相对论量子力学必然存在正负能,并由此引入负物质(负物质可以作为最简单的暗物质),提出量子场论中暗物质的可能表示.讨论宇宙和负物质,并对相关问题进行研究.     

虚物质(暗物质)具有8个物质相位的研究

提出了低于光速的物质为正物质、等于光速的物质为0(零)物质、超光速的物质为虚物质的概念,这些物质概念是建立新引力场理论的基础。并论证低于光速的正物质(三维空间物质)具有正引力场能,外在表现为放热(或有热辐射),有正引力场(有向心力、正引力)。等于光速的0(零)物质有0(零)引力场,也论证了超光速的虚物质(四维空间物质、暗物质)具有负引力场能,外在表现为吸热,具有反引力场(有离心力、排斥力)。论证了低于光速正物质(三维空间物质)只有1个物质正相位,超光速虚物质(暗物质、四维空间物质)具有8个物质负相位(反引力、负引力),超光速的虚物质(四维空间物质、暗物质)因为具有负引力场能,结果导致了宇称不对称现象。