發(fā)布時間：2017-12-16 05:34

  本文關(guān)鍵詞：宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的Log-Poisson非高斯性

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【摘要】： 在這篇論文中,我們研究了宇宙中性氫物質(zhì)密度場和類星體Lyα吸收譜的發(fā)射流量的log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型。最近的研究發(fā)現(xiàn),在尺度范圍從非線性演化到擴散尺度,宇宙重子物質(zhì)的速度場和物質(zhì)密度能夠由She-Leveque’s尺度方程很好的描述,而S-L方程又來自于log-Poisson等級結(jié)構(gòu)。由于宇宙中電離氫和總氫的物質(zhì)密度比在空間中并非均勻統(tǒng)一的,中性氫成分的物質(zhì)密度場不再顯示出與整體重子流物質(zhì)完全相同的圖象。然而,我們的研究顯示,利用ΛCDM宇宙流體力學模擬樣本所得到的結(jié)果,證實中性氫物質(zhì)密度場仍然能夠很好的由log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型描述。 接著,我們研究了類星體Lyα吸收譜發(fā)射流量場。由于紅移畸變效應,Lyα發(fā)射流量擾動不再能顯示所有l(wèi)og-Poisson等級結(jié)構(gòu)特性。但是,一些由log-Poisson等級結(jié)構(gòu)預言的非高斯特性不受到紅移畸變的影響。我們首先利用紅移在2.5處的高分辨率高信噪比的類星體Lyα吸收譜來驗證這些預言。所有的由觀測數(shù)據(jù)給出的結(jié)果,包括β等級結(jié)構(gòu),高階變量和尺度-尺度相關(guān)都可以很好的與log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型的預言相符合。 我們同樣研究了在紅移尺度z～5 - 6的IGM的非高斯特性,使用的樣本依然為ΛCDM宇宙流體力學模擬樣本,和類星體Lyα吸收譜觀測樣本。我們的研究顯示無論是中性氫的物質(zhì)密度場,還是Lyα吸收譜發(fā)射流量擾動場都具有相同的,由log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型預言的非高斯特性。這一非高斯特性依賴兩個無量綱參數(shù)β和γ,它們分別代表了隨機場的間歇性和獨立性。我們發(fā)現(xiàn)從紅移范圍z = 4.9到z = 6.3的類星體Lyα發(fā)射流量的非高斯特性可以由統(tǒng)一宇宙UV背景下的流體力學模擬樣本重建。雖然Gunn-Peterson光深及其方差在這一范圍內(nèi)經(jīng)歷了強烈的演化,但隨機場間歇性,即參數(shù)β的值在紅移范圍5 - 6內(nèi)則幾乎不依賴于紅移。更有趣的是,與之前的研究相比較,我們發(fā)現(xiàn)類星體Lyα吸收譜的間歇性在物理尺度0.1 - 1 h~(-1)Mpc在紅移5-6內(nèi),與在物理尺度1 - 10 h~(-1)Mpc內(nèi)在紅移2 - 4內(nèi)的間歇性相同�？紤]到金斯尺度在z～5時小于0.1 h~(-1)Mpc ,而在紅移z～2的時候約為1 h~(-1)Mpc,所有的結(jié)果顯示,在高紅移和低紅移的非線性演化將導致宇宙重子流的狀態(tài)類似于一個由log-Poisson等級結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的完全發(fā)展的湍流。 我們利用Lyα發(fā)射流量樣本比較了log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型和被廣泛熟知的log-normal模型。后者被發(fā)現(xiàn)在高階的時候產(chǎn)生了過強的非高斯性,而log-Poisson等級結(jié)構(gòu)模型能夠很好的符合觀測數(shù)據(jù)。Log-Poisson非高斯特性總體來說對宇宙UV背景的不均勻性敏感。雖然現(xiàn)有的高紅移類星體光譜樣本還只是中等分辨率的,我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)Lyα吸收譜發(fā)射流量所得到的結(jié)果并不青睞于非均勻的宇宙UV背景。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P159

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