宇宙加速膨胀的精确测量

宇宙加速膨胀问题是近年来天文学和物理学研究的重大前沿问题。如何精确测量宇宙加速膨胀历史是当今宇宙学的重要课题。我拟开展下面几个方面的工作：（1）研究Ia型超新星标注烛光特别是光谱流量比的方法；（2）分析超新星原始数据，研究其中各种因素（如星系消光）的影响，精确测量宇宙膨胀历史；(3)联合其它天文观测，如重子声速震荡，弱引力透镜巡天，大尺度结构等进行数据分析；（5）探讨暗能量加速机制，研究其物质解释或修改引力在观测上的区别。本项目的在于推动宇宙加速膨胀的精确测量。

项目主要围绕宇宙加速膨胀现象(也就是暗能量问题)展开研究。（1）好的标准烛光将有利于宇宙加速膨胀历史的精确测量，因此在S.Bailey等人基础上研究了利用Ia型超新星光谱的流量比来标准化其亮度的问题，系统地搜索了Ia型超新星最大亮度与两个流量比的相关性，的确发现对很多两个流量比组合都与超新星最大亮度有比较强的关联，但是其中可能存在过度拟合的问题。（2）现有宇宙微波背景数据给出的对哈勃常数H0的限制与超新星数据给出的限制有一定程度的紧张。本地的环境很可能是其原因之一，因此在前人已有工作的基础上研究了本地的一个较大尺度上的低密度区如何影响宇宙学参数的测量，特别是哈勃常数和暗能量状态方程参数的测量。在超新星距离模数绝对定标时，本地低密度区的存在会使得测量到的哈勃常数偏高，暗能量的密度偏高，暗物质的密度偏低。（3）探讨了一种解释暗能量的想法，那就是真空零点能的一对具有相同能量但动量相反的频率模式可以衰变成一对有质量的正反粒子但不能衰变成一对无质量的正反粒子，在适当的条件下这种假说可以解释暗能量密度的量级，也可以解释暴涨的发生，不过这个想法还需要一个可靠的物理机制。（4）此外还利用宇宙微波背景辐射的数据限制了由CPT破坏引起的宇宙微波背景辐射偏振转动的各向异性。与宇宙微波背景辐射的弱引力透镜效应相似，我们用关联函数的方法计算了CPT破坏对宇宙微波背景辐射角功率谱的影响，并用宇宙微波背景数据对其限制，结果发现现有数据对CPT破坏引起的偏振旋转角的平均值和其各向异性的总幅度限制较强，对各向异性的形状限制较弱。