最近,Ia型超新星的觀測結(jié)果為宇宙加速膨脹提供了最直接的證據(jù),此外星系團的大尺度分布和來源于Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)的精確數(shù)據(jù)更加肯定了這一點。WMAP的數(shù)據(jù)表明我們的宇宙在空間上幾乎是平坦的,即Ω_(total)=1.02±0.02。而對星系團的大尺度結(jié)構(gòu)分布的研究則表明暗物質(zhì)的存在,其所占比例為Ω_(CDM)=0.27±0.04。所有的這些結(jié)果強烈地表明存在一種具有負(fù)壓強的額外物質(zhì)成分,它所占的比例大概是2/3(Ω_(de)=0.67±0.06)。它均勻地分布在整個宇宙空間并且推動宇宙加速膨脹。這樣一種物質(zhì)成分被稱為暗能量。為了解釋宇宙的加速膨脹和暗能量,到目前為止已經(jīng)提出了很多的模型,如宇宙學(xué)常數(shù)Λ,慢速滾動的標(biāo)量場quintessence,phantom,和quintom等。 本論文探討了高維宇宙學(xué)模型與暗能量問題。在該模型中,宇宙是嵌入在五維Ricci平坦時空中的一個超曲面,從五維看,它是空的或者真空。但是,從四維的角度看,宇宙中則充滿著從額外維誘導(dǎo)出來的物質(zhì),被稱為誘導(dǎo)物質(zhì)。 首先,討論了一族精確的五維真空解,該族解包含兩個任何的關(guān)于時間t的函數(shù)μ(t)和ν(t)。適當(dāng)?shù)剡x取該函數(shù),研究了該解所描述的反彈宇宙學(xué)模型的反彈奇異性。結(jié)果表明,在反彈點處,三個五維的拓?fù)洳蛔兞亢湍芰棵芏仁怯邢薜?然而壓強經(jīng)歷了由負(fù)無窮到正無窮的劇烈轉(zhuǎn)換。因此,該奇異性一種物質(zhì)奇異性而不是時空奇異性。 為了了解宇宙的演化,適當(dāng)?shù)剡x取了兩個函數(shù)μ(t)和ν(t),并且令誘導(dǎo)物質(zhì)包含冷暗物質(zhì)ρ_(cdm),輻射ρ_r和一種“未知”的物質(zhì)成分ρ_x,被稱為x-物質(zhì)。我們討論了三種成分的演化,并且得到了加速膨脹的宇宙。此外,我們發(fā)現(xiàn)x-物質(zhì)的狀態(tài)方程為負(fù),具有暗能量的性質(zhì)。然而,選擇這樣的函數(shù)是比較困難的。 為了克服選擇兩個函數(shù)的困難,把它們轉(zhuǎn)換為一個新的關(guān)于紅移z的任意函數(shù)f(z)。此時,在Friedmann方程中,只包含函數(shù)f(z),它是由函數(shù)μ(t)轉(zhuǎn)換而來的,而同時函數(shù)ν(t)并不在方程中出現(xiàn)。令f(z)為關(guān)于z的雙曲正切的函數(shù)形式,得到了標(biāo)度解,由此解決或緩解了巧合性問題。 在該模型下,我們建立了四維的Quintessence和五維宇宙學(xué)模型的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明Quintessence中的標(biāo)量勢對應(yīng)于我們模型中特殊的f(z)形式�？紤]到這樣的對應(yīng)關(guān)系,我們可以得到f(z),這使選擇變得容易并且有更強的物理基礎(chǔ)。此外,從模型無關(guān)的角度出發(fā),建立了狀態(tài)方程w(z)以及減速因子q(z)與f(z)之間的關(guān)系。由此,在觀測數(shù)據(jù)的指引下,我們得到了函數(shù)f(z)的具體形式,這時,五維的宇宙學(xué)模型被重新構(gòu)建了。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：P159
【部分圖文】：

觀測到的光線的某些特性進行分析，找到某一個關(guān)系式來標(biāo)記距離與紅移間的關(guān)系，以及距離隨著紅移的變化關(guān)系，那么就可以把理論模型和實驗觀測建立起了聯(lián)系。而把那種具有特殊的本質(zhì)特征的發(fā)光天體稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”(看圖1.1)。把描述天體與我們之圖1.1標(biāo)準(zhǔn)燭光，來源于朱宗宏教授的PPT。Fig.1.1StnadardCnadles，rfomProf.Zhu’5PPT.間的距離的關(guān)系式稱為，光度距離一一紅移關(guān)系。作為標(biāo)準(zhǔn)燭光來研究宇宙的演化，它必須具有如下的三個基本特點:.均勻性:可以精確地刻度亮度，因此可以刻度距離;.高亮度:可以觀測到遙遠(yuǎn)的宇宙;.普遍性:在局部和遙遠(yuǎn)的宇宙都普遍存在。在眾多的候選者當(dāng)中，aI型超新星是一個很好的河外星系距離指示器。aI型超新星具有非常近似相同的光變曲線(lighteurve)和譜性質(zhì)(speetralproperties)和很小的最大光一4一

新星的B一波段光變曲線的固有伸展。注意，峰值光度高的SNal低的則變暗較快。下圖:通過s段修正過后的相同的光變曲線。于，5.Permutter，e亡.al，Bollet乞蛛oftheAmerieaoAst。。o。壇eaIntrinsiespreadinSNIaB一Bandlighteurves.NotethatSNewiererae，anvee一versa.oo:esaeeurves

Fig.1.3TheobseverdrotationeuverofthewdarfspiralgalxayM33extendseonsiderablybeyonditsoptiealim略e(shwonsuperimposed);rfomRoy181.大量的暗物質(zhì)，如下圖1.3所示的星系旋轉(zhuǎn)曲線。暗物質(zhì)與下面將要談到的暗能量的區(qū)別在于:暗物質(zhì)與可見的物質(zhì)結(jié)團，而暗能量或多或少地均勻地分布在整個宇宙。星系的光度函數(shù)(luminosityufnetion)標(biāo)示著每一光度等級(lu而nosityelass)中所包含的星系的數(shù)目;協(xié)相關(guān)函數(shù)(c~inaecufnction)標(biāo)示著它們的空間結(jié)團(Psatialclusetring)陳‘0]。大尺度的運動發(fā)生在星系團中的星系以及星系團之間。不難想象，星系和星系團中的物質(zhì)是很難測量的(例如，分布在整個空間的小石塊);關(guān)于星系的旋轉(zhuǎn)曲線(gajaetie:otationCurves)和星系團中的星系的運動([川，pp.23，15一)的研究表明:存在著大量的不可見的暗物質(zhì)“主宰”著宇宙的運動:它的密度是Qd二。二.03，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重子物質(zhì)幾ba印=0.044，但是明顯小于臨界密度幾。二1。因此
【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張成武;宇宙學(xué)觀測與暗能量模型[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2860708