【摘要】： 宇宙再電離時期歷史以及暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)是宇宙學(xué)目前存在有待解決的重大問題。本文分三大部分,第一部分是有關(guān)宇宙再電離時期的探測,第二部分是對星系團中暗物質(zhì)的研究,第三部分是對修改引力理論的研究,在這個理論下,我們不需要引入冷暗物質(zhì)。 第一部分是對宇宙再電離時期的研究,這屬于國家天文臺重點項目21CMA的理論研究部分。大約從紅移z～20第一代恒星開始大量形成到z～6宇宙被完全電離這一段時期對應(yīng)宇宙的再電離時期。探測這一時期的最理想的工具是宇宙21厘米線背景輻射。另外,宇宙紅外背景與軟X射線背景輻射中存在未知來源的部分,有理由懷疑它們來自早期宇宙。第一代恒星所發(fā)出的紫外波段輻射和類星體所發(fā)出的硬X射線分別被紅移到今天的紅外和軟X射線波段。它們也可以用來研究和探測早期宇宙。但是由于這些背景輻射的前景污染都過于嚴(yán)重,在這里我們采用互相關(guān)的方法,它可以放大有關(guān)聯(lián)的信號而去掉不相關(guān)的前景。本文將分別研究來自第一代恒星的紅外背景和來自類星體的X射線背景,同現(xiàn)有觀測進行比較。我們用一個殼層模型來描述第一代恒星和類星體的21厘米輻射,并指出相對于類星體,第一代恒星對21厘米背景的貢獻(xiàn)更大。最后給出這些信號的互相關(guān)功率譜的理論預(yù)言,并結(jié)合觀測(21CMA/LOFAR,ROSAT和AKARI)討論互相關(guān)信號的可測量性。我們看到,雖然這些互相關(guān)信號有著明顯的特征,但是依然很難被觀測到,這是由于現(xiàn)有X射線觀測ROSAT和紅外觀測AKARI對軟X射線和紅外背景引入的很強的噪聲。 第二部分是對星系團中暗物質(zhì)的研究。標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型下,暗物質(zhì)是星系團中的主要物質(zhì)成分,它決定星系團的形成和演化。在這里,我們的研究集中在兩個方面:一個是星系團CL0024+17的暗物質(zhì)環(huán)(Jee et al.2007)。我們嘗試在與暗物質(zhì)同為無碰撞粒子的星系中尋找這樣的現(xiàn)象。我們的研究表明,在3σ的置信級上,我們在二維投影的星系分布中無法看到類似暗物質(zhì)分布的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。另一個是bullet星系團所指出的暗物質(zhì)中心與重子物質(zhì)中心分離的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象給出了暗物質(zhì)在星系團中存在的直接證據(jù)。我們從一組星系團出發(fā)指出這樣的分離在星系團中是普遍現(xiàn)象,并用此解釋了長期存在的星系團中強引力透鏡和X射線的質(zhì)量差異問題。 第三部分是對修改引力理論(MOND)及其協(xié)變形式(TeVeS)的研究。我們主要研究這個理論的引力透鏡效應(yīng),我們給出一個非球?qū)ΨQ引力透鏡模型,并結(jié)合CASTLES引力透鏡尋天對這一模型進行研究,我們指出這個模型在MOND下可以很好的擬和多數(shù)的雙像系統(tǒng),但是由于MOND下測量精度和非線性效應(yīng)對引力透鏡影響極大,它不能擬和某些雙像系統(tǒng)。而由于其自身的限定,無法擬和絕大多數(shù)四像系統(tǒng),這是因為我們的模型無法同時產(chǎn)生大的剪切和大的愛因斯坦環(huán),未來需要更為精確的三維模型。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（國家天文臺）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P15

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本文編號：2769097