LTB模型的星系计数检验——宇宙非均匀性的研究

摘要

1998年两个天文小组通过对遥远距离的Ia型超新星的观测发现，其观测亮度比理论预期的更低。在标准模型的框架下，这一观测结果被解释为占宇宙成分约四分之三的“暗能量”所导致的。由此，暗能量现象成为当今宇宙学和基础物理面临的重大问题。关于暗能量的物理本质的方面，目前并没有可靠的自洽模型能够说服所有人；而在另一方面，通过修改引力理论或者重新审视宇宙学背景来理解这一问题的探索一直在持续，并且受到理论家和天文学家的广泛关注。在后一类研究中，m理论是最有影响和最有代表性的一种。它通过分析在某种尺度上宇宙的非均匀性对天文观测的影响，来探讨暗能量现象的可能成因。
　　 在本文中，我们首先综合回顾标准宇宙学模型的理论框架，并在此基础上介绍暗能量问题。随后，我们总结LTB理论并计算出一套与观测相比较的方法。然后，我们介绍二度星系红移巡天(2dFGRS)的天文观测项目和数据特征。在本文中，我们利用该项目的数据进行星系计数统计，对LTB模型进行检验，并且与标准宇宙学模型做对比。数值计算的结果表明，LTB模型对2dFGRS观测数据的符合程度与标准宇宙学模型符合的一样好。
　　 本文还讨论了其他天文观测手段对LTB模型可能的有效检验方法，以及未来的天文观测计划对判定不同宇宙学模型的应用前景。