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星系红移巡天宇宙学——探索暗能量 被引量：1
1
作者 王钰婷 赵公博 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1336-1345,共10页
宇宙时空的加速膨胀是20世纪自然科学最伟大的发现之一,探索其背后的物理机制是当前物理学和天文学的关键科学任务.在此研究领域,亟待解决的问题包括:(1)如何从海量观测数据中提取暗能量相关的核心信息?(2)暗能量是否具有动力学性质?(3... 宇宙时空的加速膨胀是20世纪自然科学最伟大的发现之一,探索其背后的物理机制是当前物理学和天文学的关键科学任务.在此研究领域,亟待解决的问题包括:(1)如何从海量观测数据中提取暗能量相关的核心信息?(2)暗能量是否具有动力学性质?(3)暗能量的本质是什么?暗能量研究的主要方法是联合多种探测手段,通过精准测量宇宙的膨胀率和结构形成来获取暗能量性质.大型星系红移巡天为暗能量研究提供了关键的数据支持.我们从巡天样本中提取重子声波振荡(baryon acoustic oscillations,BAO)和红移空间畸变(redshift space distortions,RSD)等重要的宇宙学探针,分别用于测量宇宙的膨胀率和结构增长率,开展暗能量研究.大型巡天项目斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)已成功获取了百万量级的高质量星系光谱,测绘了迄今为止最大的宇宙三维图像,并将宇宙距离测量精度提高到1%,在高精度暗能量检验中发挥至关重要的作用.本文主要介绍过去10年内国际上最大的星系红移巡天项目——SDSS三期的重子振荡光谱巡天(Baryon Oscillation Spectroscopic Survey,BOSS,2009~2014年)和四期的拓展重子振荡光谱巡天(extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey,eBOSS,2014~2019年),以及我们依托BOSS和e BOSS巡天开展暗能量研究方面的最新进展. 展开更多
关键词 星系巡天 重子声波振荡 红移空间畸变 宇宙膨胀率 宇宙结构增长率 暗能量
原文传递
灾难性测光红移对重子声波振荡和弱引力透镜限制暗能量状态方程参数的影响
2
作者 高鹏远 《天文研究与技术》 CSCD 2016年第1期1-10,共10页
研究了存在灾难性测光红移误差时重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations,BAO)和弱引力透镜(Weak Lensing,WL)的互补效应,以及灾难性测光红移误差对限制暗能量状态方程参数的影响。针对类大口径全天巡视望远镜(Large Synoptic Surve... 研究了存在灾难性测光红移误差时重子声波振荡(Baryon Acoustic Oscillations,BAO)和弱引力透镜(Weak Lensing,WL)的互补效应,以及灾难性测光红移误差对限制暗能量状态方程参数的影响。针对类大口径全天巡视望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,LSST)的巡天项目,建构了在z-zph面左上角(UL)和右下角(BR)局域性分布的灾难性测光红移误差模型,并分别针对左上角和右下角的灾难性测光红移,利用费舍尔矩阵(Fisher Matrix)分别估计它们对重子声波振荡、弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜(BAO+WL)限制暗能量状态方程参数的影响。若拟合模型没有包括实际存在的灾难性测光红移误差,则左上角和右下角的灾难性测光红移造成的偏差并非总是同号的。重子声波振荡受灾难性测光红移误差的影响最小,对于总比例为Ft=0.02的灾难性测光红移,最大的影响也只是左上角和右下角两部分对w0造成的偏差,相对偏差约为30%。但在对弱引力透镜和联合重子声波振荡+弱引力透镜的影响上,通常都有几倍的偏差,因此灾难性测光红移误差的影响不可忽略。另外,关于弱引力透镜对w0的限制,左上角和右下角造成的偏差大小几乎相等,但符号相反,从而导致总体影响反而变得很小。当拟合模型包括灾难性测光红移误差在内后,虽然测光红移误差分布模型多了45个自由度,但在同样大小的训练集的情况下,重子声波振荡和弱引力透镜的互补效应仍然很强。在此条件下,暗能量状态方程参数的误差并没有太大的增加。特别是重子声波振荡的限制结果增加量少于1%。弱引力透镜对w0和wa的限制误差分别增加了14%左右(UL+BR)和6%左右(UL+BR),而联合重子声波振荡+弱引力透镜对w0和wa的限制误差都只增加5%左右(UL+BR)。 展开更多
关键词 宇宙学 大尺度结构 引力透镜 星系巡天 暗能量
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暗能量和加速膨胀的宇宙 被引量：2
3
作者 赵公博 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第24期2422-2428,共7页
1998年发现的宇宙加速膨胀是当代科学中最重大的课题之一.理论上,宇宙的加速膨胀可能意味着当前宇宙中约三分之二的能量密度是由一种新的能量组分,即暗能量所提供的也可能意味着爱因斯坦提出的广义相对论在宇宙学尺度上需要修正.暗能量... 1998年发现的宇宙加速膨胀是当代科学中最重大的课题之一.理论上,宇宙的加速膨胀可能意味着当前宇宙中约三分之二的能量密度是由一种新的能量组分,即暗能量所提供的也可能意味着爱因斯坦提出的广义相对论在宇宙学尺度上需要修正.暗能量和修正引力这两种完全不同的物理机制可以给出完全相同的宇宙背景膨胀历史,但却预言不同的结构形成过程.因此,我们可以通过观测宇宙的大尺度结构形成和演化来区分这两种不同的物理机制,揭示宇宙加速膨胀背后的物理规律.宇宙大尺度星系巡天是研究宇宙加速膨胀机制的重要探针之一.基于星系巡天,我们可以通过测量重子声波振荡(baryonic acoustic oscillations,BAO)和红移空间畸变(redshift space distortions,RSD)两种特殊的星系成团属性,同时测量宇宙的背景膨胀和结构形成历史,进而分别开展暗能量性质以及引力研究.SDSS(Sloan Digital Sky Survey)三期的BOSS(Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey)巡天是近期完成的世界最大规模的星系巡天.通过对10000平方度左右天区的观测,BOSS获取了近一百万条星系光谱.基于BOSS的观测,我们对暗能量和引力性质开展了深入研究,并发现了暗能量的动力学迹象.目前正在巡天的e BOSS(extended Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey)项目以及后续的DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument)和PFS(Prime Focus Spectrograph)等大型巡天将在更高的红移、以更高的精度测量BAO和RSD,这将为宇宙加速膨胀机制的研究提供关键的观测支持. 展开更多
关键词 暗能量 修正引力 大尺度星系巡天 重子声波振荡 红移空间畸变
原文传递
Euclid实验数据对相互作用暗能量模型的预测限制
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作者 马晓娇 代纪平 夏俊卿 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期194-204,共11页
模拟了加入非线性理论不确定性误差的Euclid巡天数据,同时结合宇宙微波背景辐射(CMB)、BAO和Ia型超新星(SNe Ⅰa),利用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法,在完整的参数空间下对wCDM模型进行预测限制,对暗能量与暗物质间的相互作用性质进行探... 模拟了加入非线性理论不确定性误差的Euclid巡天数据,同时结合宇宙微波背景辐射(CMB)、BAO和Ia型超新星(SNe Ⅰa),利用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)算法,在完整的参数空间下对wCDM模型进行预测限制,对暗能量与暗物质间的相互作用性质进行探讨.为了研究Euclid巡天项目对不同相互作用暗能量模型的耦合常数(β)、暗能量状态方程(w)等参数的限制效果,采用CMB+BAO+SNe Ia和Euclid+CMB+BAO+SNe Ia数据组合对4个相互作用暗能量模型进行了限制对比,得到结论如下:1)除了Qde ∝ 3βHρdevde模型,其他模型在加入Euclid模拟数据后,模型参数均得到了更好的限制.2)在各个模型中,用CMB+BAO+SNe Ia数据组合限制时,β均在1.2σ置信区间内不为0;当用Euclid+CMB+BAO+SNe Ia数据组合限制时,在Qde∝3βHρcvc、Qde∝3βHρcvde、Qde∝3βρdevc这3个模型中,均在1σ置信区间内不为0;在Qde∝3βHρdevde模型中,β在1.9σ置信区间内不为O.Euclid巡天实验结合CMB、超新星、哈勃参量的直接测量等宇宙学探针,将会帮助进一步了解暗能量、暗物质性质. 展开更多
关键词 相互作用暗能量模型 Euclid星系巡天 非线性理论不确定性误差
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