宇宙微波背景輻射、殘餘引力波、暗能量的研究

《宇宙微波背景輻射、殘餘引力波、暗能量的研究》是依託中國科學技術大學，由張楊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：宇宙微波背景輻射、殘餘引力波、暗能量的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張楊
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

本項目研究宇宙學前沿相互聯繫的三方面問題，我們已有一定積累和研究基礎。一、微波背景輻射溫度各向異性及偏振的譜，著重解析方法，分析張量、密度擾動（同步規範）的各自貢獻，著重由引力波所產生磁場型偏振和宇宙再電離。結合WMAP,Planck等觀測結果，再電離（時刻、寬度、光深）對於譜的影響，光深與原初擾動的幅度、譜指數之間的簡幷，引力波譜輪廓與CMB譜輪廓對應關係，交叉譜中可能的引力波信號等。二、系統研究殘餘引力波功率譜（解析和數值），再加熱、譜指數、跑動譜指數等物理過程之影響，標量-張量比值分析，LIGO等探測對初始條件的限制，雙探測器交叉關聯下探測的信噪比計算，入射引力波形狀，引力輻射計算等。三、暗能量問題，動力學暗能量，尤其是Yang-Mills暗能量模型，巧合性問題，物態平滑越過-1問題，動力學穩定性，診斷Statefinder，觀測數據統計研究，高紅移宇宙年齡，標量場暗能量模型等。

結題摘要

計算CMB譜的解析譜，得到引力波產生溫度各向異性α和偏振β的解析表達式，及4個解析譜ClXX,還計算再電離影響。公式顯含宇宙學模型、再電離模型的參數，這對於理解CMB有重要意義。採用同步規範，得到α和β和3個譜ClXX解析式，顯含退耦時刻和寬度、輻射-物質時刻、原初譜指數、跑動譜指數、Ωb等主要參數。與WMAP觀測和數值解進行比較,在大角度上符合較好。這是首次給出完整的解析譜。 研究Landau-Lifshitz定義和有效能動張量，採用Brill-Hartle平均方法，分別計算短波近似下引力波能動張量，這兩者給出相同的表達式。分析壓強p和P兩種表達式，發現其差別隨宇宙膨脹而減小，在實際運用中可忽略。證明，引力波場方程等價於能量守恆方程，其中採用壓強P的表達式。該結果對宇宙學運用具有重要意義。 計算了LIGO的雙探測器交叉關聯殘餘引力波探測的信噪比，分析譜指數、跑動譜指數、張量/標量比值的影響。 對OJ287進行研究,固定大黑洞作為近似, 給出3.5PN的軌道解, 比他人2.5階的工作高了一階。利用7次爆發時刻的觀測值，擬合得更精確的軌道參數。發現，耗散性的2.5PN和3.5PN項具有相反的符號。 這是首次發現的現象。 根據計畫的脈衝星時間陣列，研究其對殘餘引力波的r和nt的限制。研究表明，五百米口徑射電望遠鏡和SKA具有足夠能力，其限制遠強於PPTA，EPTA，NANOGW。 採用Union2樣本數據，含有557顆Ia型超新星，對YMC模型做了χ2統計分析，對有無耦合兩類暗能量模型做參數限制，與ΛCDM模型做比較，YMC模型更為觀測數據所傾向。 提出指數勢能的標量暗能量模型，解決巧合性問題，具有跟蹤解。與物質耦合情況下，w可越過-1。利用SNIa， BAO，CMB，Hubble等觀測數據對模型做檢驗，與ΛCDM模型同樣好地符合觀測。 研究加速膨脹的各向異性。採用SNIa的Union2數據樣本，得到全天區的q0-圖。發現存在明顯的偶極性，偶極方向幾乎垂直於CMB運動學偶極方向。 檢驗Carvalho指數勢能的再減速暗能量模型，在更大的時間範圍內計算表明，該模型預言在z＞4時與標準宇宙模型有衝突。 探討可能再減速暗能量模型，構造暗能量作為標度因子的函式。研究4類模型，可解決Carvalho困難。其中兩類，得到勢能表達式，對其中兩類模型做統計檢驗，接近ΛCDM模型。