红外背景的畸变

本文研究了引力透镜和富星系团在宇宙中作为一种分布,对红外背景畸变的统计效应。其中包括富系团的热电子对红外背景畸变的Sunyaev-Zel’dovich效应,以及引力透镜对红外背景畸变的引力效应。本文给出了z=4范围内的红外背景的总畸变,其结果是:Sunyaev-Zel’-dovich效应为:(△T_r)/T_r～10~(-2)—10~(-3),纯引力效应为(△T_r)/T_r～10~(-3)—10~(-4)。     

尘埃的宇宙学效应

基于新发现的2—5μm的红外背景和星系前星,我们讨论了各种模型的尘埃对3K宇宙微波背景谱所产生的影响。结果表明,如果中性氢的含量很少,即星系前恒星的辐射谱无Lyman截止,尘埃的再辐射将使3K背景辐射在其峰值频率附近产生0.1K—0.2K的畸变,而与模型无关。反之,如果中性氢的含量很高,则尘埃的再辐射将不可能使3K宇宙微波背景谱产生畸变。     

宇宙再电离时期的kSZ效应和X射线背景与21 cm信号的互相关研究

正宇宙再电离是宇宙从黑暗时期到完全电离过渡的重要阶段,也是宇宙学研究的一个非常重要的课题,但是目前为止人们对宇宙再电离仍然缺乏足够精确的观测,其中最大的问题是微弱的有效信号往往淹没于巨大的前景噪声中因而很难提取出来.本工作中研究了宇宙再电离时代的动力学苏尼阿耶夫-泽尔多维奇效应(Kinetic Sunyaev-Zel’dovich, k SZ)、X射线背景以及与中性氢的21 cm信息的互相     

宇宙的大尺度结构

在宇宙的已观测的范围内,从尺度10~(10)cm直到10~(26)cm可视物质的分布是不均匀的。对星系三维分布的研究结果表明,绝大多数的星系集中在由星系的带、群和团组成的超星系团中;而在超星系团之间是几乎没有可视天体的巨洞。宇宙的大尺度结构(在尺度10Mpc—10~2Mpc上星系分布不均匀性的特征)似乎是网状的。对类星体红移分布的统计分析结果表明,在大尺度结构中可能有周期性分布的成分。周期尺度是10~2Mpc的数量级。 在另一方面,关于微波背景辐射的温度起伏的观测(δT/T 10~(-5),在角尺度10′—180°的范围)表明,宇宙中的物质在更大尺度(10~3Mpc)上的分布是均匀的。 大尺度结构是怎样从早期均匀的背景宇宙中增长起来的?这是在宇宙学中最重要也是最困难的问题上一;要解决这个问题需要有关于宇宙的完善的模型。目前所流行的、关于大尺度结构的理论,基本上是以膨胀宇宙论和密度扰动的理论为基础的理论。 在绝热密度扰动(假定初始扰动是绝热的)的方案中,有两种观念特别值得注意: 1,宇宙密度波的观念。在早期宇宙中的扰动有可能在氢复合前形成有物理意义的相干波列;这种波——“宇宙密度波”在氢复合之后有可能影响物质的分布。作为宇宙密度波的可观测遗迹,可以解释已观测的星系分布不均匀性的上限尺度,以及在类星     

1-5μm红外背景条件下的Sunyaev-Zel’dovich效应与富星系团中热电子密度、温度及哈勃常数的测定

本文以Coma星系团为例,研究了富星系团中热电子对红外背景的Sunyaev-Zel′dovich效应。对Carr等人所提出的红外背景的近黑体辐射解释作了比较细致的讨论,其结果是:红外背景畸变(ΔI_ν/I_ν)～10~(-3)—10~(-4)。此外,我们还得到了畸变与波长以及星系团参数τ、θ的关系。因此,通过对畸变的观测,可以确定富星系团内电子的密度和温度以及哈勃常数H_0。     

电离弥漫星云的热致无糍电辐射

一、绪言星际等离子体的热致无线电辐射理论使我们能够判断电离氢的若干物理特性.现代射电天文学虽然是年轻的科学,但它研究的范围很广:包括银河系和河外星系的无线电辐射(整个系统的辐射和分立源的辐射),太阳、行星(特别是木星)和月亮的无线电辐射以及星际氢原子的单频无线电辐射等等.宇宙和太阳的无线电辐射发生于稀散的等离子体中(如日冕和电离弥漫气体等等).我们先简述一下等离子体的物理参数.     

视界问题的新图示(英文)

在用定义为径向距离除以尺度因子的径向坐标r和宇宙时间t的r-t图中,大爆炸时向我们发射、现在到达我们这里的光子的轨迹,r_(t),是大爆炸时我们向外发射光子轨迹,r+(t)的镜象。前者画出我们现今时刻的“世界图象”(world picture),而后者则描绘(粒子)视界自从大爆炸以来的增长。方程,r_(t)=～(1/2)r+(t)决定时刻t_D,它有如下性质:世界图象中凡早于t_D的事件多少都有视界问题,晚于t_D的事件就没有视界问题。 对于平直的Friedmann宇宙,算得t_D颇晚(相应的红移仅是z_D≈1.25!),远晚于微波背景辐射的时刻t_M(其红移为～10~3)。对于Guth的暴涨宇宙,算得t_D很接近暴涨期的开始,远早于t_M。 对于一个弯曲的Friedmann宇宙,Penrose图的时间轴可被证认为通常用来表述尺度因子演化的参数方程中的参数η,而其空间轴可被证认为径向角坐标x,由此马上得出:当哈勃时间H_0~(-1)=20×10~9年时,对于一个减速参数q_0=1.65的封闭宇宙,z_D=0.86;对于一个密度参数Q_0=0.05的开放宇宙,z_D=3.66。     

宇宙信息

气球观测证明　　宇宙是平直的　　　　最近 ,一只飞越南极的气球所做的观测证明 ,空间就像希腊几何学家曾预言的那样是平直的 ,而不是弯曲的。ＢＯＯＭＥＲＡＮＧ (河外毫米辐射和地球物理气球观测 )的计划是1 998年底实施的。在 1 998年 1 2月到 1 999年 1月的 1 0天里 ,气球一直在南极上空飘浮。气球上载有一架 1 2米射电望远镜 ,用以测量来自空间的宇宙微波背景辐射。宇宙学家认为宇宙是 1 2 0～ 1 50亿年前大爆炸产生的 ,微波背景辐射是大爆炸的余烬。1 992年一个称为ＣＯＢＥ(宇宙微波背景探测器 )的地球轨道卫星测出了微波背景辐射…     

被星族Ⅲ加热的尘埃辐射谱

本文根据星族Ⅲ在有Lyman截止和无Lyman截止情况下,分别讨论了被星族Ⅲ(形成星系前的大质量恒星)加热的尘埃的辐射谱。利用数值积分方法,我们得到了尘埃在这两种情况下的辐射谱曲线。主要结果是:(1)如果星族Ⅲ的辐射谱无Lyman截止,即中性氢含量很少,尘埃的辐射将是很强的。它必将使宇宙微波背景在峰值附近产生0.1—0.3K的畸变,而且一定能在100μm<λ<1000μm波段被观测到。(2)如果星族Ⅲ的辐射谱有Lyman截止,即其内的中性氢的含量很大,这时尘埃的辐射与微波背景相比是极其微弱的,显然它不会使宇宙微波背景产生畸变,而且也不可能被观测到。因为它已被宇宙微波背景所掩没。(3)利用气球或卫星进行200μm<λ<1000μm波段的搜索,以判断上述两种情况何者正确,从而得到宇宙学的一些重要信息。     

亚毫米波段的红外背景

Matsumoto等人所探测的一种新的亚毫米波段宇宙微波背景辐射表明在300μm和1000μm之间有过量的辐射,这个大的过量辐射相应于其黑体背景的10％。本文利用由星际的硅酸盐粒子和石墨粒子构成的宇宙尘埃模型得到了Matsumoto所观测到的这一亚毫米波段过量辐射。我们的结论是:(1)星系前的VMO_s推测是正确的;(2)VMO_s的产生年代可能是z=80附近;(3)中性氢含量很少;(4)在宇宙中,尘埃的主要成份是硅酸盐粒子,碳微粒是第二组成部分。     

漫谈粒子和宇宙二十一 现代宇宙学简说（续）

宇宙微波背景辐射 宇宙微波背景辐射是一种充满整个宇宙的电磁辐射。其特征和绝对温标2．7开的黑体辐射相同,频率属于微波范围。宇宙微波背景辐射大约产生于大爆炸后的三十万年。     

大尺度质量扰动和速度场的计算

本文在宇宙弦模型中,计算了各种暗物质主导宇宙的大尺度均方质量扰动和速度场。我们的计算结果表明,如果冷暗物质和重子主导字苗在8Mpch~(-1)处引力成团达到非线性或者中微子主导宇宙在z～3时出现Pancake碎裂,则相应的宇宙弦线密度μ均应满足关系式:Gμ>10~(-5),而这样的弦密度将导致宇宙微波背景较大的各向异性并违反大爆炸核合成理论。对大尺度速度场的计算,我们得到了它随距离增大比通常宇宙模型下降得更慢的结果,但它仍不足以解释Collins等最近报告的在50h~(-1)Mpc处v_p=970±300km·s~(-1)的固有速度。因此我们的计算表明,由单一的弦扰动形成观测到的大尺度结构是困难的。双扰动模型有可能是解决困难的一种途径。     

发现宇宙早期有微波背景辐射

天文学家第一次证明,完全像大爆炸理论所预言的,过去存在宇宙微波背景辐射(CMBR),并有较高的温度。据认为CMBR是在宇宙诞生后大约300000年时产生的,当时的温度是3000℃。自那时以来,宇宙已膨胀了1000倍。由于辐射的波长延伸,如今它的温度已降到了-270℃。     

发现微波背景辐射的曲折历程

发现微波背景辐射的曲折历程○辛酉宇宙微波背景辐射是高度各向同性的温度略高于２７开的黑体辐射,这是一种充满宇宙各处的均匀辐射。微波背景辐射的发现被认为是２０世纪天文家的一项重大成就,它对现代宇宙学所产生的深远影响,仅次于哈勃对河外星系红移的发现。当前...     

中微子静止质量与Lemaitre模型

本文根据最近关于中微子静质量可能不为零的实验,用Lemaitre模型讨论了中微子静止质量及宇宙年龄对宇宙常数项∧和哈勃常数H_0的限制,并得出了∧的上限∧≤15×10~(-57)/cm~2和H_0的可能范围.     

暗能量:天文学上的一道难题

一 宇宙微波背景辐射与暗能量 2003年7月23日,美国匹兹堡大学瑞安·斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组宣称,发现宇宙暗能量存在的证据。这个小组在研究中,借助了美国"威尔金森微波各向异性探测器"(WMAP)卫星的观测数据,这颗卫星主要用于对宇宙微波背景辐射的微小变化进行观测。宇宙微波背景辐射是"大爆炸"后的产物,其中的光子在宇宙中穿     

宇宙反物质与阿尔法磁谱仪

宇宙反物质与阿尔法磁谱仪○李良刊１９８５年第１０期陆琰同志的文章：发现宇宙微波背景辐射２０周年及１９９０年第９期洪方同志的文章：发现宇宙微波背景辐射的故事。本文不再赘述。但要指出的一点是：因为微波背景辐射充斥在整个宇宙中,一般电视机的天线有时便可以接...     

宇宙微波背景辐射极化的近似解析公式

在宇宙早期的退耦过程中，光子与电子发生Thompson散射．光子气体空间分布的各向异性通过Thompson散射而产生宇宙微波背景辐射的极化，并为最近WMAP观测到．从光子气体的Boltzmann方程出发，采用一般的光深函数，分别积分给出原初密度扰动和残余引力波产生的微波背景辐射极化的近似解析解，结果适用于一般的复合过程．密度扰动FS所产生极化的近似解析解为βS≌-CFs(Td)ΔTd，其中Td和△Td分别为退耦时刻和退耦宽度，系数C≌(0．08—0．12)，明显依赖于复合模型．残余引力波扰动FT产生极化的积分稍微复杂，在长波近似下我们对原初扰动按波数进行幂级数展开，保留到两项FT≌FT^(1) FT(2)，分别积分，给出近似解析解βT≌-[CFT^(1)(Td) DFT^(2)(Td)]ΔTd.第一项的极化与密度扰动类似，结论也相同；但第二项的系数D≌(0．22—0．32)，远大于系数C，我们的近似解析解有助于理解背景辐射的温度一极化交叉关联和检测残余引力波对背景辐射各向异性的贡献．     

宇宙大尺度结构和原初扰动非高斯性研研究进展

宇宙微波背景辐射(CMB)探测和大尺度结构(LSS)巡天是两种研究宇宙演化的重要手段。近年来高精度的宇宙微波背景辐射实验和大尺度结构巡天可以对今天的宇宙学模型给出精确测量,比如宇宙曲率、暴胀模型参数和原初非高斯性等。宇宙大尺度结构的原初非高斯性揭示了在甚早期宇宙中引发大尺度结构的原初扰动的物理诱发机制,有效地对不同暴胀模型进行区分,是研究甚早期宇宙的有效工具和手段。但是最近的研究结果表明,很多大尺度结构巡天的数据被系统误差严重污染,如大气视宁度、天光背景等,这些误差导致由大尺度结构巡天数据给出的原初非高斯的研究结果与实际情况相差甚远。大尺度结构巡天数据的系统误差消除和它对限制宇宙原初非高斯性的改善,对更好地了解甚早期宇宙具有重要意义。     

电子回旋脉■和太阳微波毫秒级尖峰辐射

本文提出由非热电子(60keV)的空心束(hollow beam)分布激发回旋脉降作为太阳微波毫秒级尖峰辐射的产生机制。文中求得了非常波模二次谐波的增长率及其随时间的变化、脉泽的饱和时间、饱和波能密度及脉降辐射的方向特征。 结果得到,当磁场强度B=507G,等离子体数密度n_(?)=4×10~9cm~(-3),电子温度T_e=1.4×10~6K,非热电子数密度与热电子数密度之比(n_s/n_e)≈4×10~(-5),磁场标高时,将在2.84GHz频率上产生高亮温度(T_b≈5×10~(15)K)的毫秒级尖峰辐射。