《宇宙背景引力輻射的研究》是依託北京師範大學，由朱宗宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：宇宙背景引力輻射的研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：朱宗宏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全世界興起的公里級大型引力波雷射干涉儀以及相對論天體物理的飛速發展，使人們有理由相信引力波天文學的繁榮已為期不遠了。宇宙背景引力輻射（CGWB）對研究宇宙極早期的物理過程，區分不同宇宙學模型至關重要。我們擬開展下面幾個方面的工作：（1）宇宙原初引力波背景輻射能譜的精確計算方法；（2）具有平滑退出的精確暴漲宇宙學的原初引力波背景輻射能譜計算；（3）大型引力波雷射干涉儀探測弦宇宙模型中原初引力波背景輻射的可行性研究；（4）超大質量黑洞雙星併合產生的引力輻射；（5）全宇宙中子星形成過程產生的隨機背景引力輻射研究；（6）用引力波數據研究暗能量。本課題的實施和完成對研究極早期宇宙模型、在我國開展引力波天文學的研究都具有積極意義。
結題摘要
全世界興起的公里級大型引力波雷射干涉儀以及相對論天體物理的飛速發展，使人們有理由相信引力波天文學的繁榮已為期不遠了。宇宙背景引力輻射（CGWB）對研究宇宙極早期的物理過程，區分不同宇宙學模型至關重要。CGWB除了原初起源外，也可以由不同天體源產生。本項目集中系統研究CGWB的理論和探測，取得了一系列成果。 （1）中子星r模式不穩定性產生的背景引力輻射。 我們研究了中子星r模式不穩定性產生的背景引力輻射的探測可能性。中子星的形成率是基於天文觀測或數值模擬的不同恆星形成率模型推導出的，我們發現所研究的引力波背景輻射對恆星形成率模型的選擇並不敏感，而是強烈地依賴於低紅移處恆星形成率的演化行為。結果顯示無量綱的能量密度GW 的峰值~(1–3.5)×10-8 出現在(200–1000) Hz. 考察了不同地面干涉儀對並且比較兩種組合方法探測該背景的可行性。 （2）雙黑洞併合產生的背景引力輻射。 我們計算了宇宙中恆星級黑洞併合產生的CGWB信號。最近對BH-WR系統的觀測和恆星形成星系金屬豐度的計算表明BH–BH系統較之以前預想的要高很多。我們採用最新的併合率估計和完整的引力波波形計算雙黑洞併合的背景引力輻射。假設單個源的能量輻射處於平均值，我們考察了第二代、第三代地面探測器能探測到該背景的參數（chirp質量和併合率）空間。 （3）評估FAST和SKA探測原初引力波的能力。 我們研究了目前和未來脈衝星守時性觀測對暴脹參數（張標比r和張量譜指數nt）限制能力。發現FAST和SKA項目具有很強的檢驗phantom型暴脹模型的能力。如果r = 0.1, FAST 可以限制到 nt ＜ 0.56 ，SKA可以限制到nt ＜ 0.32, 而觀測時間T = 20 yr, 脈衝星噪聲水平 w = 30 ns, 監測脈衝星數 n = 200，則甚至可以限制到nt ＜ 0.07.
