本文選題：宇宙加速膨脹 + 宇宙學觀測　； 參考：《中國科學技術大學》2012年博士論文

【摘要】：本學位論文對關于宇宙加速膨脹的一系列問題進行了數(shù)值研究。我們的研究范圍覆蓋了宇宙加速膨脹研究的各個方面,包括暗能量,修改引力,和不均勻宇宙。 我們討論了三種基于全息原理提出的暗能量模型：全息暗能量,年刻暗能量,和Ricci暗能量。盡管這三種暗能量模型都曾被廣泛地研究,過去的文獻從未對它們的優(yōu)劣進行過比較。我們用Ia型超新星、宇宙微波背景和重子聲學振蕩的數(shù)據(jù),對這三種模型進行了限制,并以Bayesian判據(jù)為標準,對它們進行了比較。結果顯示,在這三種模型中,全息暗能量最受宇宙學觀測的青睞。此外,利用相同的數(shù)據(jù),我們還在全息暗能量模型的框架下,進一步研究了相互作用和空間曲率的影響。研究表明,盡管相互作用和空間曲率之間存在著很強的簡并,既沒有相互作用也沒有空間曲率的最原始的全息暗能量模型,依然‘是最受觀測數(shù)據(jù)青睞的。 我們介紹了三類主要的暗能量重構方法：具體假設,分段參數(shù)化和多項式擬合。對每類重構方法,我們都描述了其基本的思想,并介紹了一些最流行的模型作為例子。我們也提出的一個新的重構方案,即把紅移分段點也作為模型參數(shù)的分段參數(shù)化。利用這些暗能量重構方法,我們分別劉Constitution, Union2和SNLS3這三組超新星數(shù)據(jù)進行了研究。在分析的過程中,我們重點關注了我們的新重構方案。研究表明,Constitution數(shù)據(jù)傾向于動力學暗能量模型,而Union2和SNLS3數(shù)據(jù)更青睞于宇宙常數(shù)模型。 我們考察了由九個古老球狀星團和一個高紅移類星體所帶來的宇宙年齡問題。我們發(fā)現(xiàn),如果這些天體的年齡數(shù)據(jù)是正確的,宇宙常數(shù)模型依然會受到宇宙年齡問題的困擾。在證明了所有的無相互作用暗能量模型都無法緩解高紅移宇宙年齡問題以后,我們也研究了三種相互作用暗能量模型。結果顯示,盡管相互作用的引入能給出更大的宇宙年齡,一般的相互作用暗能量模型還是很難通過這些古老天體的年齡檢驗。此外,我們還在動力學暗能量的框架下,研究了宇宙最終的命運。研究表明,在2σ置信水平上,宇宙至少還能存在16.7Gyr。我們也討論了如果存在一個宇宙末日,各種引力束縛系統(tǒng)會在什么時候被摧毀,并且給出了一個簡單的解析公式。 我們用當前的Ia型超新星、宇宙微波背景、重子聲學振蕩和Hubble常數(shù)的數(shù)據(jù),研究了五種修改引力模型,包括DGP模型,兩種f(T)模型,和兩種f(R)模型。結果顯示,DGP模型已被當前的宇宙學觀測排除,而其它的修改引力模型也都不如最簡單的宇宙常數(shù)模型。此外,我們也基于限制的結果,研究了這些修改引力模型的增長因子隨紅移的演化。通過與宇宙常數(shù)模型的結果進行對比,我們發(fā)現(xiàn)當前的增長因子數(shù)據(jù)還遠遠不足以把這些修改引力模型同宇宙常數(shù)模型區(qū)分開來。 我們研究了一種能在過去光錐上精確重構宇宙常數(shù)模型的不均勻宇宙模型。由于這個不均勻宇宙模型具有和宇宙常數(shù)模型完全相同的光度距離和物質(zhì)密度,一般的宇宙學觀測很難把它和宇宙常數(shù)模型區(qū)分開來。我們證明了宇宙的年齡是一個很好的試金石,可以用來區(qū)分兩者。利用WMAP七年觀測給出的宇宙學限制,我們發(fā)現(xiàn)這個不均勻宇宙模型所給出的宇宙年齡的1σ上限為t11.7Gyr,大約比宇宙常數(shù)模型的結果小2Gyr。由于目前的銀河系觀測所給出的我們宇宙的年齡下限已達到11.2Gyr,未來對古老天體年齡的觀測有可能把這兩個模型區(qū)分開來。
[Abstract]:This dissertation studies a series of questions about the acceleration and expansion of the universe , which covers all aspects of the universe ' s accelerated expansion studies , including dark energy , modified gravitation , and non - uniform universe .

Three kinds of dark energy models based on holographic principle are discussed : holographic dark energy , annual dark energy , and Ricci dark energy . Although these three kinds of dark energy models have been extensively studied , these three models have never been compared . We introduce three types of main dark energy reconstruction methods : specific assumptions , segmentation parameterization and polynomial fitting . We all describe their basic ideas and introduce some of the most popular models as examples . In the process of analysis , we focus on our new reconstruction scheme . In the process of analysis , we focus on our new reconstruction scheme . We have examined the question of the universe age caused by nine ancient globular clusters and a high redshift quasar . We have found that if the age data of these celestial bodies are correct , the cosmological model is still troubled by the problem of cosmic age . In addition , we also studied three types of interaction dark energy models in the framework of dynamic dark energy . The results show that , at the 2蟽 confidence level , there are at least 16.7Gyr in the universe . We have studied five kinds of modified gravitation models , including DGP model , two f ( T ) models and two f ( R ) models . The results show that the DGP model has been excluded from the current cosmological observation , and the other modified gravity models are not as simple as the most simple model . We have studied a non - uniform universe model that can accurately reconstruct the cosmological constant model on the past cone . Because this non - uniform universe model has the same luminosity distance and material density as the cosmological constant model , it is difficult to distinguish it from the cosmological model . We prove that the age of the universe is a very good test piece , which is about 2Gyr than the result of the cosmological model .
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P159

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本文編號：2106111