宇宙透明度的观测限制

The observations of Type Ia supernovae resealed that the expansion of the universe goes on at an ever increasing rate. On the basis of observations, some cosmology models have been set up to explain this phenomenon, for instance, the dark energy models and the modified gravity models. But, an accelerating expanding universe under the assumption that the universe is transparent. However, the universe may be opaque due to that there may exist sources for photon attenuation, such as absorption or scattering of dust and free electrons. Thus, the dimming of SNe Ia may reduce the acceleration of the expansion even change the conclusion. It is important that constraints on the cosmic transparency. We should constrain the cosmic transparency and its spatial characteristic with the last observation data. That, we can provide new basis to the reliability of the observation data. And we can distinguish the cosmology models, and know the history, evolvement and future of universe, and study the dark matter and the dark energy.

Ia型超新星的观测结果表明宇宙正在加速膨胀。但是，宇宙正在加速膨胀这一结论是基于宇宙完全透明的。如果光子在传播过程中被宇宙尘埃或自由电子散射或吸收，或与暗物质粒子相互作用，那么宇宙就可能不是完全透明的。这样，观测到的Ia型超新星就会变暗，从而使宇宙正在加速膨胀的加速度减小甚至改变这一结论。因此，本项目拟对宇宙透明度展开相关研究。首先，我们将采用模型相关和模型无关方法从最新观测数据中得到宇宙透明度是否存在，探讨是否真的不需要暗能量就可以解释超新星的观测结果；其次，将研究宇宙透明度是否存在空间非均匀性；最后，拟利用超新星数据研究宇宙透明度是否存在空间各向异性。

如果宇宙不是完全透明的，那么观测到的Ia型超新星就会变暗，从而使宇宙正在加速膨胀的加速度减小甚至改变这一结论。因此，用观测数据限制宇宙透明度和宇宙学相关问题是非常有意义的。本项目首先用超新星、重子声学振荡和哈勃参数观测数据采用模型无关的方法限制了宇宙透明度及其空间特性，发现其最佳拟合值不为零，但是在68%或95%置信区间内不排除完全透明且均匀的宇宙。然后，用将来的引力波等观测数据限制了距离对偶关系，发现这一关系在相应的置信区间内与观测数据是吻合的。接着通过计算分析，得到了标量——张量理论中的爱因斯坦静态解的稳定性和慢膨胀宇宙学模型情况下的原初功率谱仅仅是由耦合函数确定的。