红移漂移观测对宇宙学模型限制的影响

摘要

自从上世纪末人们根据Ⅰa型超新星的观测数据发现宇宙加速膨胀以来，对于宇宙加速膨胀现象的解释就一直是现代宇宙学中最棘手的难题之一。然而，截至目前，人们对这种奇异现象的本质仍旧一头雾水。为了探索宇宙的加速膨胀，人们已经为此做了许多天文观测，如Ⅰa型超新星，宇宙微波背景辐射，重子声学振荡，哈勃常数H0的直接测量等。这些高精度的天文观测已经将我们带入了精确宇宙的时代，使宇宙中的几何测量和物质能量组分的测定都达到了前所未有的精度。因此，联合不同的天文观测数据对宇宙学模型的参数进行精确的限制显得尤为重要。 红移漂移观测（即Sandage-Loeb检测，以下简称SL检测）是一种很有前景的探测暗能量的方法。它可以直接测量遥远类星体Lyman-α吸收线的红移漂移，进而测出覆盖了“红移沙漠”（2(≤)z(≤)5）区间内的宇宙膨胀率，这一点是现存的其它宇宙学观测手段所做不到的。因此，它可以为其它现有的天文观测提供重要的数据补充。在本文中，我们量化了SL检测对宇宙学限制精度的影响。对此，我们分析了一系列的宇宙学模型，包括两种典型的暗能量模型即全息暗能量模型，里奇暗能量模型以及两种典型的f（T）修改引力模型。为了避免模拟产生的SL检测数据与其他观测数据的不一致，我们将选取当前数据限制各暗能量模型的最佳拟合值作为基准模型，来模拟生成30个SL检测数据。 结果显示，红移漂移观测是对其它天文观测方法必不可少的补充，它能够有效地打破当前数据中存在的当前物质密度Ωm和H0之间的强简并，进而使Ωm和H0的限制精度得到了极大的提高。但是对于两种f（T)模型的参数限制的影响却较小。这些结果与之前做过的一些对暗能量模型研究的结论相当的一致。因此，我们可以得出结论，未来的红移漂移观测数据能够有效地提高各种宇宙学模型的参数限制精度，且这一结论与宇宙学背景模型的选取无关。由此可见，这种联合使用红移漂移观测数据的方法在未来宇宙学参数限制的过程中将会变得极为不可或缺。

目录

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摘要

第一章引言

第二章宇宙学基础

2．1爱因斯坦引力场方程

2．2宇宙学原理

2．3 FRW度规与Friedmann方程

第三章宇宙学观测及参数限制方法

3．1宇宙学观测方法

3．1．1 Ia型超新星

3．1．2宇宙微波背景辐射

3．1．3重子声学振荡

3．1．4哈勃常数的直接测量

3．2参数限制的统计分析方法

3．2．1 x2统计分析

3．2．2 CosmoMC程序代码

第四章红移漂移观测对宇宙学模型参数限制的影响

4．1研究方法

4．1．1红移漂移观测

4．1．2当前观测数据

4．2红移漂移观测对全息暗能量模型限制的影响

4．2．1全息暗能量模型

4．2．2 限制结果

4．3红移漂移观测对修改引力模型限制的影响

4．3．1修改引力模型

4．3．2 限制结果

4．4小结

第五章总结和展望

参考文献

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