【摘要】：宇宙學中最具挑戰(zhàn)性的問題之一是理解晚期宇宙加速膨脹背后的物理機制�，F在已經有許多的觀測被用于探測這種正加速度背后的機制,如高紅移Ia型超新星(SNeIa),宇宙微波背景輻射(CMB),星系團,重子聲波振蕩(BAO)等。這些工具基于一個基本假設,即光子總數在宇宙尺度上是守恒的。這是宇宙距離對偶(cosmic distance duality,CDD)關系DL/DA(1+z)2=1成立的關鍵假設之一,這個關系只與光度距離DL和角直徑距離DA以及此處的紅移值有關。這個等式又被稱為艾丁頓(Etherington relation)關系,是艾丁頓于1933年提出的。CDD關系是表征在尺度因子變化的時空中兩種距離的關系,對于所有基于黎曼幾何的宇宙學模型都有效,在探索晚期宇宙加速膨脹時經常用到。這個關系在觀測宇宙學中起著重要作用,特別是在星系觀測,CMB觀測和引力透鏡中起著至關重要的作用。此外,CDD關系的偏離可能使度規(guī)引力理論在解釋宇宙的背景動力學時失敗而導致新物理學的出現,如可變的基本物理常數,軸子光子混合(axion-photon mixing)等標準模型以外的物理宇宙學理論。因此有必要精確地檢驗CDD關系,目前的檢驗中,光度距離的來源通常是通過觀測到的超新星樣本。而超新星樣本給出的光度距離通常是與超新星的光變曲線參數相關,人們采用了諸如ACDM這樣的模型得出這些光變曲線參數。由于CDD關系的成立條件,我們可以在非加速膨脹的宇宙學模型Rh＝ct宇宙模型下檢測CDD關系是否成立。我們的檢測中,同先前的許多工作一樣,宇宙學模型隱含在SNe Ia的光度距離里面。本篇博士論文就是利用多種數據檢測CDD關系在兩種宇宙學模型下的有效性,以及比較模型優(yōu)劣。在考慮有宇宙學不透明度的情況下,研究標準燭光的偏離通過CDD關系傳導給其他的宇宙學參數對于限制宇宙學模型參數的影響。第一章,我們簡要的介紹了一下宇宙學的基本知識,特別是標準宇宙學模型以及宇宙學距離的概念。第二章我們介紹了一下Rh=ct宇宙學模型以及利用五星系團角直徑距離和超新星光變曲線數據來同時限制CDD關系,宇宙學參數和SNe Ia的光變曲線參數系數。我們發(fā)現在同時限制的情況下,作為自由參數的哈勃常數和作為干擾參數的絕對星等不再簡并,此時CDD關系對于H0的變化很敏感。在適當的H0取值之下,CDD關系都在2σ置信水平上成立。在本次檢測所用的數據中,通過兩種標準信息準則判斷,平坦的ACDM模型要優(yōu)于Rh=ct模型。我們也給出了 CDD關系的一種與宇宙學模型獨立的檢測方法。第三章,我們分析了宇宙不透明度對于標準燭光限制宇宙學模型參數造成的影響,我們分析了其中的一種不透明度來源,即康普頓散射消光,討論了這種效應對今后的超新星,GRB巡天的影響。其結果表明,依文中所用的數據,宇宙幾乎是透明的,不透明度的影響不足以否定暗能量,康普頓散射消光對宇宙不透明的貢獻為5%左右。在今后的巡天中,如WFIRST將觀測超過2700顆超新星,需要考慮這種影響,以免造成系統誤差。而對于GRB的情況,由于高能GRB光子散射截面小,康普頓散射消光效應造成的誤差相對于GRB自身距離模數的系統誤差要小一個數量級,所以可以忽略不計。第四章我們使用強引力透鏡數據結合H(z),BAO的數據來限制宇宙學模型參數,主要考慮了平坦的和有曲率的ACDM模型,冪律宇宙模型,以及作為冪律模型的特殊情況的Rh=ct宇宙模型。我們發(fā)現平坦的ACDM模型要更受數據支持,通過加入更多的數據集,基本上排除掉了冪律宇宙學模型,但是并不能得出平坦的ACDM宇宙學模型更好的結論。第五章,是我們完成上述工作所做的一點總結以及作者對于這個研究方向的一些展望。
【圖文】：

Ｚ逡逑圖是在平坦的宇宙模型下，采用固定的／／Ｑ邋＝邋ＴＯｋｍｄＭｐｃ－１，距離合關系為圖中的黑線。下圖為距離模數擬合殘差與紅移的函數，圖中Ａｚ／ｚ？０．２４的紅移區(qū)域加權平均的值。圖片來自Ｂｅｔｏｕｌｅ邋ｅｔ邋ａｌ．邋（２０１４邋Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ邋極限，例如邋ＳＮ邋２００３ｆｇ邋（Ｈｏｗｅｌｌ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２00６）。標準燭光來研究宇宙學，必須去除這一部分質量超過ＣｈａｎｄＮｅ邋ｌａ。逡逑透明度的影響。光路上的塵埃消光會使得超新星的觀測光變暗，增加了觀測到的光度距離。逡逑－改正。超新星的觀測中，由于觀測條件限制，不能同時對波段觀測，需要把不同的儀器觀測到的流量重新計算，換算止的參考系中的相同波段。逡逑動速度（ｐｅｃｕｌｉａｒ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ）。本動速度也對超星新的光度距離ｏｒｄｏｎ邋ｅｔ邋ａＬ（２００７）在限制暗能量狀態(tài)方程ｗ時發(fā)現，采用了邋Ｎｅ邋ｌａ樣本來限制的話，如果不考慮本動速度的影響，會有而按照Ｃｏｎｌｅｙ邋ｅｔ邋ａｌ．２０１１）論文方式，建議�。铮颍哄澹藉澹保担埃耄�

ＷＭＡＰ衛(wèi)星數據對比，可以獲的暗能量的組分大小以及狀態(tài)方程。它是一個逡逑能夠較為準確地定出暗能Ｗ組分參數的Ｍ足eA后散射截而的視界角度標尺，；ｉｔ逡逑倍總包含ＣＭＢ的溫度擾動譜／廠的第一個峰的位竹見圖１－４。通過測后散逡逑射截面ｆ和從ＣＭＢ的物理原理中計算共動聲速視界／？．、彳‘）。ＣＭＢ最后散逡逑射截面的共動角直徑距離為：逡逑Ｄｃ｛ｚｄｅｃ）邋＝邐（１－５３）逡逑＂０逡逑其中就是ＣＭＢ的平移參數，，定義為：逡逑Ｒ邋＝邐ｒ邋ｄｚ＾邐（１－５４）逡逑Ｊｏ邋Ｅ（ｚ）逡逑
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P159

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5 徐景

本文編號：2652487