基于γ暴等观测限制宇宙学参数与暗能量模型

利用Union2 557个Ia型超新星数据限制宇宙学参数qo、jo和so,在红移z≤1.4范围内校准5个γ暴(gamma-ray burst,GRB)光度关系.假设γ暴光度关系不随红移演化,得到66个高红移γ暴的距离模数.最后综合利用宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background,CMB)辐射观测数据、重子声波震荡(Baryon AcousticOscillations,BAO)观测数据与116个具有红移的γ暴数据限制几个常见的暗能量模型.根据贝叶斯判据(Bayesian Information Criterion,BIC),发现ACDM模型是最好的模型;根据Akaike判据(Akaike Information Criterion,AIC),发现JBP模型是最好的模型.     

用中子星限制暗物质粒子散射截面

中子星可以通过重子物质和暗物质的相互作用吸积暗物质,且在一定条件下, 中子星吸积的暗物质粒子可以引发自引力塌缩形成小型黑洞, 生成的黑洞可能会进一步吞噬中子星.依据文献已有模型, 基于以上物理过程给出了在暗物质粒子不同质量下对暗物质粒子--中子的散射截面的限制.使用弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle, WIMP)模型, 并考虑暗物质粒子是玻色子的情形, 讨论了暗物质粒子有无自相互作用以及有无湮灭等条件下对限制暗物质参数的影响.既考虑了已发现的两个中子星系统来给出对暗物质参数空间的限制,也考虑了两个可能存在的年老中子星来预测未来观测可能对暗物质参数空间的限制.对于考虑玻色--爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensate, BEC)的玻色子暗物质, 在无自相互作用或有弱自相互作用, 无湮灭或有很小湮灭截面的条件下,中子星给出的间接观测对暗物质粒子-中子散射截面的限制的强度比XENON1T直接探测实验来得更强.未来, 如果在银心附近能观测到年老中子星, 其观测结果可以提升模型给出的对暗物质粒子--中子散射截面的限制, 从而帮助人们进一步理解暗物质.     

哈勃常数之值仍悬而未决

关于哈勃常数H0=50和100千米·秒-1·兆秒差距之争,由来已久。哈勃空间望远镜(HST)的主要任务之一就是利用其能观测更远更暗的距离指示天体,较精确地测定H0之值,以弗里德曼(Wendy L.Freedman)女士为首的HST国际小组在1998年5月25日宣布她们测得H0=70±7,而以资深天文学家桑德奇(Allan R.     

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

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)。     

Cosmological constraint on Brans-Dicke Model

We combine new Cosmic Microwave Background(CMB) data from Planck with Baryon Acoustic Oscillation(BAO) data to constrain the Brans-Dicke(BD) theory,in which the gravitational constant G evolves with time.Observations of type Ia supernovae(SNe Ia) provide another important set of cosmological data,as they may be regarded as standard candles after some empirical corrections.However,in theories that include modified gravity like the BD theory,there is some risk and complication when using the SNIa data because their luminosity may depend on G.In this paper,we assume a power law relation between the SNIa luminosity and G,but treat the power index as a free parameter.We then test whether the difference in distances measured with SNIa data and BAO data can be reduced in such a model.We also constrain the BD theory and cosmological parameters by making a global fit with the CMB,BAO and SNIa data set.For the CMB+BAO+SNIa data set,we find 0.08 × 10~(-2) ζ 0.33 × 10~(-2) at the 68% confidence level(CL) and-0.01 × 10~(-2) ζ 0.43 × 10~(-2) at the 95% CL,where ζ is related to the BD parameter ω by ζ = ln(1 + 1/ω).     

WIMP暗暗物质模型的研究进展

带有暗能量、具有标度不变的绝热原初扰动功率谱的冷暗物质宇宙学模型被视为标准冷暗物质宇宙学模型(ΛCDM模型)。弱相互作用重粒子(WIMPs)成为暗物质的强劲候选者。很多标准模型的扩展模型可以很自然地构造出弱相互作用的大质量粒子。暗物质剩余丰度的标准计算表明,WIMP粒子自然满足?_(DM)h~2≈0.11的天文观测。WIMP粒子的质量较大,运动速度相对缓慢,容易聚集成团,基于WIMPs暗物质模型的数值模拟结果符合对宇宙大尺度结构的观测结果。就实验而言,目前关于暗物质的加速器或非加速器的直接/间接探测,很多都是针对WIMP粒子设计的。因此,基于WIMPs的冷暗物质模型受到了广泛重视。但ΛCDM宇宙学模型描述Mpc以下的小尺度结构时,遇到了比较严重的问题。为了缓解小尺度上出现的问题,提出不同的暗物质模型,但目前并没有确切证据足以排除冷暗物质模型。介绍了基于WIMPs的暗物质模型的研究进展,如WIMPs奇迹、数值模拟、小尺度问题、直接/间接探测,并分析了关于暗物质"冷"、"热"、"温"的区分依据,以及阐述了该领域未来的研究方向。     

脉冲星时间稳定度的估计方法

对表征频率稳定度的σy(τ)和σz(τ)方法进行了分析比较。以PSRB1 855 0 9计时观测得到的脉冲星时为例 ,用两种方法估计了其频率稳定度。计算结果和分析表明σz(τ)方法更适合于估计脉冲星时间的频率稳定度     

大爆炸宇宙学模型的基本参数──宇宙年龄t_0和哈勃常数H_0

大爆炸宇宙学模型有6个基本参数一宇宙年龄t0，哈勃常数H0（或哈勃参数h≡H0／100km·s－1·MPc－1），宇宙物质密度参数Ω0，减速因子q0，以及与宇宙学常数A和宇宙的曲率k有关的另外两个参数Ω0A≡A／3H，ΩR≡-K／H。简要介绍了国际上对t0和H0的最近研究进展。由于观测上和理论上都还存在着相当多的不确定因素，目前对这两个参数的取值大小仍然有很大的争议。总的说来，对于宇宙的年龄t0，较普遍的看法是t>11Gyr，其最可见值为t0≈13Ggr。对于哈勃常数H0，如果所测的天体距离尺度较小，则通常给出较大的值h≈0．6-08；而如果所测天体距离尺度较大，则通常给出较小的值h≈0．4－0．6。最近哈勃空间望远镜对M100的观测绘出h≈0．8，这一测量结果仍然含有不确定因素，因而还不能认为H0的大小已有定论。     

暗晕次结构的演化

在主流的冷暗物质(cold dark matter,CDM)模型中,暗物质由于引力不稳定性塌缩成位力化的结构,形成所谓的暗物质晕(dark matter halo),然后重子气体由于辐射消耗能量而落入这些暗晕的中心,最终形成星系.暗晕一般是通过等级成团的方式形成,即小质量暗晕先塌缩形成,进而通过并合形成更大尺度的暗晕.并合后的小质量暗晕不会立即消失,而形成暗晕(主暗晕,host halo)的次结构(dark matter halo substructure或subhalo).在次结构中形成的星系是在主暗晕中形成的中心星系的伴星系(satellite galaxy,亦称卫星星系).伴星系因为质量小、光度低而成为观测中的矮星系.     

Four new observational H(z) data from luminous red galaxies in the Sloan Digital Sky Survey data release seven

By adopting the differential age method,we select 17 832 luminous red galaxies from the Sloan Digital Sky Survey Data Release Seven covering redshift0 z 0.4 to measure the Hubble parameter.Using the full spectrum fitting package UlySS,these spectra are reduced with single stellar population models and optimal age information from our selected sample is derived.With the decreasing age-redshift relation,four new observational H{z) data(OHD) points are obtained,which are H{z) = 69.0± 19.6km s~(-1) Mpc~(-1) at z = 0.07,H(z) = 68.6 ±26.2 km s~(-1) Mpc~(-1)at z = 0.12,H(z)=72.9 ± 29.6 km s~(-1) Mpc~(-1) at z = 0.2 and H{z)=88.8 ± 36.6 km s~(-1) Mpc~(-1) at z = 0.28,respectively.Combined with 21 other available OHD data points,the performance of the constraint on both flat and non-flat ACDM models is presented.     

基于Fermi-LAT数据的暗物质湮灭线谱搜寻及悟空号的伽马射线分析软件开发

正在现代的天体物理观测中,有许多天文现象包括星系旋转曲线、星系团的质量测量、宇宙微波背景辐射的角功率谱等,难以用现有模型进行解释.它们跨越多个尺度—小至星系尺度,大至整个宇宙尺度,需要在模型中额外引入一定的质量才能令观测现象得到很好的解释,而提供这些质量的"物质"却难以用通常的电磁波或中微子手段探测到.这部分物质被称为"暗物质".根据现有的观测结果,它们应具有正常的引力相互作用,没有强相互作用和电磁相互作用,寿命很长(显著长于宇宙的寿命).对暗物     

Direct constraint on cosmic neutrino mass using observational Hubble parameter data

In order to explore the properties of cosmic neutrinos, i.e. sum of the neutrino mass(∑m_ν) and the effective number of neutrino species(N_(eff)), which affects the Hubble expansion rate H(z)and the power of observational Hubble parameter data(OHD) in constraining cosmological parameters under the ΛCDM model, we utilize OHD to constrain the properties of cosmic neutrinos and apply an accurate H(z) function with mνand Neff. First, we simulate new OHD beyond the existing 43 OHD. According to the predictions of measurements of H_0(the current H(z) value), baryon acoustic oscillations(BAO) peaks, Sandage-Loeb(SL) test and cosmic microwave background(CMB), we assume observational accuracy up to 2% and redshift 0 z ≤5. With simulated H(z) data obtained from the fiducial model, we constrain the parameters including mνand Neff. When all parameters are set free, mν 0.196 eV(95%) and N_(eff)= 2.984 ± 0.826(68%) are obtained, and when fixing Neff as the standard baseline 3.046, we attain ∑m_ν 0.240 eV(95%). These constrained results are much tighter than the ones obtained by the current OHD, which makes the prospect of OHD in constraining cosmological parameters more promising as its accuracy and quantity grow.     

同波束VLBI双差分电离层电子总量抖动天顶方向统计特性研究

深空探测器和射电源的信号通过地球大气和电离层时相位发生抖动,对地面观测系统如VLBI(Very Long Baseline Interferometry)的测量精度产生极大影响.基于日本SELENE工程的两颗小卫星Rstar和Vstar 4测站长达1 yr的同波束VLBI观测数据,考虑视线方向不同仰角的影响并利用投影函数进行归一化处理,首次得到天顶方向的双差分电离层电子总量抖动统计数据.利用结构函数分析研究了6条基线的双差分电离层电子总量抖动的统计特性,并反演得到4个测站的统计特性.首次解算出天顶方向双差分电离层电子总量抖动的均方根与角距离的关系模型.6条基线天顶方向的双差分电离层电子总量抖动的均方根σ(单位为TECU)和角距离θ(单位为?)的关系模型为:σ=0.50928θ+0.39534,由基线反演出4个测站天顶方向的关系模型为:σ=0.36595θ+0.27974.     

活动星系核的伽玛辐射和宇宙标准烛光

编辑了一个样本,其中包括71个Gev伽玛射线噪的活动星系核(14个BL Lac天体和57个平谱射电类星体),53个FRⅠ型射电星系和63个FRⅡ型射电星系。文章采用了非线性最小二乘法来拟合这个样本。当假设Mv=-23.0时,得到一个达到最佳拟合的哈勃常数,其拟合值为H0=71.5±3.8kms-1Mpc-1。该值与通过哈勃望远镜关键计划所得到的哈勃常数值H0=71.5±8kms-1Mpc-1符合得很好。其结果表明活动星系核的Gev伽玛辐射可以被用作宇宙标准烛光。     

长周期变星的演化及振动

长周期变星的演化和振动一直是引人入胜的课题。这不仅仅是因为在它们的变化过程中有丰富的物理内容 ,更重要的是可以用它们来做河外星系距离的定标者。在本文中详细的计算了在z=0 .0 0 0 5,z=0 .0 0 1 ,z=0 .0 0 5,z =0 .0 1和z=0 .0 2这样一个大的金属丰度跨度下 ,质量为 1 5M⊙ ,2 0M⊙ 和 3 0M⊙ 恒星的演化和振动。在计算中采用了最新的不透明度 ,考虑了星风损失对大质量星的影响 ,对于每一个模型都从零年龄主序演化到了中心氦燃烧结束。在文中仔细研讨了混合长参数以及中心对流核的对流超射对演化模型的影响 ,同时在中心氦燃烧阶段蓝超巨星和红超巨星的比值被用来限定模型的参数 (尤其是混合长和对流超射 )。尽管在文中并没有得到和观测一致的结论 ,即随着金属丰度的增加B/R增加。但是 ,通过在低金属丰度区采用对流超射 ,而在高金属丰度区放弃对流超射这一方法得到了与观测更相符合的比值。在新的演化模型的基础上 ,对于大质量星的振动进行了详细的计算。各项振动的性质用来和LMC ,M3 3以及MW中的RSGs做比较。对于LMC和M3 3中长周期变星 ,理论的周光关系和观测在基频振动模式下很好的符合 ;而对于MW中长周期变星 ,它们更可能在一阶模式下振动。最终 ,得到了金属丰度和周光关系的之间的联系 ,即随     

Constraints on gen4eralized Chaplygin gas model including gamma-ray bursts

Generalized Chaplygin gas (whose equation of state is PGCG = -A/PGCGα) was proposed as a candidate for unification of dark energy and dark matter. We inves-tigate constraints on this model with the latest observed data. We test the model with type-Ia supernovae (SNe Ia), cosmic microwave background (CMB) anisotropy, X-ray gas mass fractions in clusters, and gamma-ray bursts (GRBs). We calibrate the GRB lu-minosity relations without assuming any cosmological models using SNe Ia. We show that GRBs can extend the Hubble diagram to higher redshifts (z> 6). The GRB Hubble diagram is well behaved and delineates the shape of the Hubble diagram well. We mea-sure As≡A/PGCG,0α+1=0.68-0.08+0.04 (where PGCG,0 is the energy density today) and α=-0.22-0.13+0.15at the 1σconfidence level using all the datasets. Our results rule out the standard Chaplygin gas model (α = 1) at the 3a confidence level. The ACDM is allowed at the 2or confidence level. We find that acceleration could have started at a redshift of z ～ 0.70. The concordance of the generalized Chaplygin gas model with the age estimate of an old high redshift quasar is found. In addition, we show that GRBs can break the degeneracy between the generalized Chaplygin gas model and the XCDM model.     

共动系中伽玛暴峰值能量的分布及其与光度的关系

伽玛暴νfν谱的峰值能量E_p是伽玛暴的一个很重要的观测物理量,观测系中伽玛暴νf_ν谱的峰值能量Ep分布很宽.根据各向同性光度L_(iso)、初始洛伦兹因子Γ_0和暴源系中峰值能量E_p,z之间的关系式估算伽玛暴的初始洛伦兹因子Γ_0,再把伽玛暴νf_ν谱的峰值能量E_p和光度L_(iso)修正到共动坐标系,发现共动系中峰值能量的分布还是很宽.这意味着观测系中E_p的宽分布可能是伽玛暴的真实物理分布.检验了共动坐标系中光度和峰值能量之间的关系,发现它们之间仍然存在相关性.最后,进一步对伽玛暴的辐射物理进行限制,认为共动坐标系中峰值能量分布很宽可能是由于辐射电子的洛伦兹因子γ_e分布很宽.     

What do parameterized Om(z) diagnostics tell us in light of recent observations?

In this paper, we propose a new parametrization for Om(z) diagnostics and show how the most recent and significantly improved observations concerning the H(z) and SN Ia measurements can be used to probe the consistency or tension between the ΛCDM model and observations. Our results demonstrate that H0 plays a very important role in the consistency test of ΛCDM with H(z)data. Adopting the Hubble constant priors from Planck 2013 and Riess, one finds considerable tension between the current H(z) data and ΛCDM model and confirms the conclusions obtained previously by others. However, with the Hubble constant prior taken from WMAP9, the discrepancy between H(z) data and ΛCDM disappears, i.e., the current H(z) observations still support the cosmological constant scenario. This conclusion is also supported by the results derived from the Joint Lightcurve Analysis(JLA) SN Ia sample. The best-fit Hubble constant from the combination of H(z)+JLA(H00 = 68.81+1.5-1.49 km s-1 Mpc-1) is very consistent with results derived both by Planck 2013 and WMAP9, but is significantly different from the recent local measurement by Riess.     

利用弱引力透镜效应的尖峰和尺度-尺度相关统计区分暗能量模型

为了研究不同宇宙学模型下弱引力透镜效应的性质,利用N-体模拟产生的数据,通过光线追踪技术,生成二维的κ样本.对应于不同的暗能量状态方程参数的模型,即w=-0.8,w=-1.0,w=-1.2,生成了3组样本.对于这些模型所生成的样本视场均为3°×3°,并假设所有作为背景源的星系都分布在z=1处的平面上.对这些κ场的样本均进行了尖峰统计和尺度-尺度相关的统计.对尖峰的统计结果显示,包含噪声的κ场中尖峰分布在不同模型下的差别还是存在的.噪声改变了中等幅值和小幅值的尖峰分布,而对高幅值的尖峰分布影响不大.同时降噪后κ场中高幅值尖峰分布的结果表明,降噪后不同模型间高幅值尖峰分布的差别还是非常明显的.对于尺度-尺度相关统计,分析了不同模型的尺度-尺度相关系数的累积概率分布函数,w=-1.2的模型与w=-0.8和w=-1.0的模型的差别能达到20%和30%.因此尺度-尺度相关的统计结合尖峰数目的统计,可以做为确定暗能量状态参数的一种新的手段.     

γ噪Blazar天体短时标光变的寄主星系影响

利用云南天文台1m光学望远镜2000～2001年对3个GeV和/或TeV γ噪Blazar天体的观测,发现γ噪类星体PKS 1510-089在R波段有一个光变时标为41min的星等变化为2.0mag的剧烈光变,这是迄今为止我们所观测到的变幅最大的一个γ噪Blazar天体短时标光变.对此光变,可估计限制光变辐射模型的一些参数,如辐射区半径R、多普勒因子δ以及吸积转化效率η等.η=59.6的值强烈预示着相对论聚束效应可较好解释γ噪Blazar天体的辐射机制.我们仔细考察了大气视宁度对光变的影响.发现对1ES 2344+514,观测到的光变与当地大气视宁度有一个弱相关,结果表明,对光变参数较小(C＜5)的光变,大气视宁度引起的假光变的贡献较大,需要选择较严格的光变判据.