暗能量模型的观测限制和年龄问题研究

Cosmological observations have indicated that most of the present Universe energy content is dark energy, and that there maybe exist dark radiation after big bang nucleosynthesis. The reserch for dark energy and dark radiation is one of the great challenge of contemporary physics. The project intends to constrain dark energy models by using astronomical observations, such as SNIa data, H(t) parameter data, CMB data, BAO data, to study the evolution of the equation of state and the deceleration parameter how to change with redshift. Based on these studies, we plan to constrain and differentiate dark energy models combining clustering of high redshift X-ray AGN data, and hope to find a way to reduce degeneracy between parameters. Our further researches are to contrain dark energy models in which dark radiation presents, and discuss whether it can explain the dark radiation after Big Bang nucleosynthesis. Then we hope to study intensively the age problem of dark energy mode with the latest observational data. Finally, we intend to constrain dark energy models by combining clustering of high redshift X-ray AGN data and WMAP (Plank) data. These studies have great significance for further understanding of the nature of dark energy, for depth understanding of the age problem, and for grasping the history and the evolution of the Universe.

观测发现，宇宙大部分能量成分可能是暗能量，而大爆炸核合成之后，可能存在暗辐射。暗能量和暗辐射的研究，是当代物理学面临的巨大挑战之一。本项目拟利用天文观测数据，比如SNIa数据，哈勃参数数据、CMB观测数据、BAO观测数据等，限制暗能量模型，研究其状态方程和减速因子如何随红移变化。在此基础上，结合最新高红移X射线AGN成团数据，限制判别暗能量模型, 并期望找到降低相关参数简并的方法。我们进一步的研究，拟通过观测限制含有暗辐射的暗能量模型，讨论是否可以解释大爆炸核合成之后可能存在的"暗辐射"。再进一步，我们拟根据最新天文观测，深入研究暗能量模型中的年龄问题。最后，我们拟把高红移X射线AGN成团数据和WMAP数据结合起来限制暗能量模型。这些研究，对进一步了解暗能量的本质，深入理解年龄问题，以及对宇宙的演化历史和未来命运的把握都有十分重要的意义。

宇宙加速膨胀现象的发现，是人类认识宇宙所取得的重大成就之一，而探究宇宙加速膨胀机制则是当代物理学面临的巨大挑战之一。研究发现，由于度规的量子涨落，在一定条件下可以实现反弹宇宙，并对暴胀参数产生影响，利用BBN观测数据限制出参数值。研究了超流Chaplygin气体的大尺度结构，考察了暗物质微扰率的增长、sigma8和skewness的演化，结果表明， sigma8和skewness不能区分宇宙学常数模型和超流Chaplygin气体模型。研究发现利用satefinder参数和物质微扰增长率的复合组合可以甄别超流Chaplygin气体暗能量模型、修正Chaplygin气体暗能量模型、广义Chaplygin气体暗能量模型、纯动能k-essence暗能量模型和宇宙学常数模型。利用天文观测限制共性引力，发现可以避免其他暗能量模型面临的年龄问题。研究发现一类f(T)修改引力理论不仅可以解释宇宙近期加速膨胀，而且预言宇宙将来会再次减速膨胀，从而可以避免宇宙大撕裂奇点。研究发现，幂律k-essence暗能量模型能解释宇宙加速膨胀和缓解巧合性问题。利用史瓦西黑洞的吸积，得到可观测的量子引力效应，以此可以检验引力渐近安全。推导得到Kiselev黑洞的吸积基本方程，发现quintessence参数在吸积过程中占据重要地位。推导得到匀速直线运动隆斯涅耳—诺德斯特隆黑洞和克尔—纽曼黑洞的吸积方程以及与质量、电荷和角动量的依赖关系。利用Salecker-Wigner不等式，给出黑洞机算机的计算速度的上限和计算机能包含的信息总量和计算速度的乘积的上限。提出热熵密度的概念，指出引力和热力学存在密切的联系，把这一结果进一步推广到化学势不为零的情形，指出引力能引起热力学效应，反之亦然。这些研究，对进一步了解引力和暗能量的本质、对宇宙的演化历史和未来命运都有十分重要的意义。