全息暗能量和中微子的宇宙学观测限制

摘要

全息暗能量模型是解释宇宙加速膨胀和暗能量强有力的候选者。它以Friedmann方程为基础，运用膨胀动力学，加入全息原理，是典型的动力学暗能量模型。宇宙学观测限制是除了模型选择之外，另一个文章重点。天文学学家们源源不断提供精确的观测数据，从而使各个天文观测测量的联合限制成为模型以及若干参数的主要的研究手段。在本文中，用到的观测数据有:微波背景辐射(cosmic microwave background)、超新星(Ia type supernovae)、重子声学震荡(baryon acoustic oscillation)、哈勃参数的直接测量(direct determination of H0)、空间红移畸变(Redshift Space Distortion)、弱引力透镜(Weak lensing)，我们将利用一些观测数据结果联合限制全息暗能量模型以及宇宙学参数。 我们把文章分为两个部分来描述。首先我们提出与之前不同的非平坦空间下的全息暗能量模型，它利用红外截断尺度通过未来事件视界求得暗能量动态演化方程，而选取的未来事件视界形式严格按照定义来执行，这样做似乎是更合理和自然的。用最近的观测数据限制模型，它们包括SN、BAO、CMB、H0。在超新星的数据中，我们考虑了颜色光度参数β随时间演化和常数情况两种情况。从结果中我们发现，与常数β情况比较，演化的颜色光度参数β使卡方值减少到约35;在5σ处，β偏离常数;β(z)拓宽了全息暗能量模型参数c值，为0.72±0.06。除此之外，用以上数据限制全息暗能量模型更倾向于得到一个开放的宇宙（大约在2σ处）。其次，基于最新的宇宙膨胀历史和结构增长观测数据，包括Planck CMB、BAO、SN、H0、WL、RSD，对加入中微子的全息暗能量模型及参数整体拟合分析。在全息暗能量模型拟合结果中，由以上数据限制得到了∑mv＜0.186eV(2σ);Neff=3.75+0.28-0.32（1σ）。除此之外，采用经过参数化弗瑞德曼方程处理后的扰动理论来解决。w越过-1时存在的密度扰动发散的问题，从而更好的呈现各组成分的密度微扰及度量波动。与此同时，我们也考虑了中微子质量和暗辐射对CMB功率谱和物质功率谱的影响。

目录

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摘要

第一章引言

第二章暗能量及其密度扰动

2．1宇宙的膨胀及其动力学

2．1．1时空几何

2．1．2天体距离的测量

2．1．3膨胀动力学

2．2宇宙的加速膨胀与暗能量

2．3暗能量模型

2．3．1宇宙学常数模型

2．3．2精质模型

2．3．3幽灵模型

2．3．4精灵模型

2．4暗能量的密度扰动

2．4．1暗能量密度扰动的PPF描述

第三章中微子宇宙学

3．1 中微子的探索和研究历程

3．1．1中微子震荡及实验

3．2 中微子质量及暗辐射在宇宙中的影响

3．2．1宇宙中微子产生及演化背景

3．2．2中微子及暗辐射对CMB功率谱和物质谱的影响

3．2．3中微子质量对CMB功率谱和物质谱的影响

3．2．4未来的宇宙学观测对中微子的限制

第四章宇宙学测量及参数限制方法

4．1几何测量及参数限制

4．1．1 Ia型超新星观测

4．1．2宇宙微波背景辐射观测

4．1．3重子声学振荡观测

4．1．4哈勃参数观测

4．2结构增长测量及参数限制

4．2．1弱引力透镜观测

4．2．2红移空间畸变观测

第五章全息暗能量模型和中微子的观测限制

5．1全息暗能量的背景演化

5．2新全息暗能量模型的观测限制

5．2．1新全息暗能量模型的提出

5．2．2新的全息暗能量模型下的参数限制

5．3考虑中微子的全息暗能量模型的观测限制

5．3．1考虑了中微子的全息暗能量模型的背景演化及微扰

5．3．2质量中微子和暗辐射对CMB温度功率谱和物质功率谱的影响

5．3．3全息暗能量模型下中微子质量、暗辐射与相关参数的限制

第六章总结和展望

参考文献

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致谢

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