宇宙的命运与Ia型超新星（中）

宇宙膨胀的发现 1923年,俄罗斯宇宙学家亚历山大·弗里德曼首先用∧=0的爱因斯坦场方程建立了宇宙学膨胀模型（∧为宇宙学常数）,他发表论文阐述了膨胀宇宙的思想,即曲率分别为正、负、零时的三种情况,称为弗里德曼宇宙模型。     

ISW效应对Yukawa引力势的检验

该文利用Integrated Sachs-Wolfe(ISW)效应探测宇宙大尺度引力势随时间的变化速率,从而能够在宇宙学尺度上检验引力的性质.以Yukawa引力势为例,探讨了利用ISW效应检验引力性质的能力.计算表明,ISW效应对引力的性质很敏感,通过与宇宙微波背景辐射实验WMAP五年的观测结果相比较,发现相对于牛顿常数,等效牛顿常数在宇宙学尺度上最多只有约2%的改变.     

是什么推动宇宙加速膨胀

对若干遥远星系中Ⅰa型超新星的观测,以及威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）提供的信息和星系斯隆数字巡天（SDSS）的结果都表明宇宙确实在加速膨胀。宇宙加速膨胀说明宇宙中存在着一种排斥力,这种力在星系尺度内并不重要,但在星系之间的环境下,它的作用就十分明显,大多数天文学家认为这种排斥力源于宇宙内存在着的暗能量。但暗能量究竟是什么？一种建议认为暗能量就是爱因斯坦在用广义相对论说明宇宙时,为使宇宙模型维持静止状态而引进的以宇宙学常数（cosmological constant）λ为标志的暗能量,λ与普遍存在于真空空间内的反引力有关,其主要特征是能量密度在宇宙长河的所有时期保持不变,是一个恒量;另一种建议是斯坦哈特（P.Steinhardt）等人提出的充斥在空间中的精质（quintessence）,这种形式的暗能量不是恒定不变的,因时间和空间而异,一些理论工作者建议修改引力学说来说明宇宙加速膨胀现象。美国费米实验室的宇宙学家科尔布（Rocky Kolb）则认为星系在空间分布的不均匀是导致宇宙加速膨胀的诱因。     

宇宙信息

宇宙信息宇宙是开放的吗？目前，宇宙学家还不能确定宇宙是开放的还是闭合的。宇宙究竟是含有足够的质量，在自身引力下停止膨胀并向回收缩，还是永远膨胀下去？但他们有很强的理论倾向。暴涨宇宙理论认为，宇宙是膨胀还是收缩取决于宇宙的密度ｏ，如果字宙的密度高于临界...     

超新星宇宙学的观测与研究进展

超新星在宇宙学研究中起着重要的作用,2011年的诺贝尔物理学奖就颁给了利用Ia型超新星为探针发现宇宙加速膨胀的天文学家。首先,通过详细介绍超新星宇宙学研究的物理原理和发现宇宙加速膨胀的观测与研究,讨论了宇宙加速膨胀发现过程给予当前研究工作的启示。然后,回顾超新星宇宙学研究在近10多年来的进展和主要成果,分析了当前所面临的主要问题与挑战。最后,对国内外超新星宇宙学研究中超新星观测研究的大型项目情况进行了全面回顾与介绍,讨论和展望了超新星宇宙学研究工作的方向。     

宇宙学常数与高红移星系观测

最近对哈勃常数的观测趋于一个大的值，引进宇宙学常数为主的宇宙学成了保持平坦宇宙并解决年龄矛盾的主要方法．本文讨论了（ｈ，Ω∧，ΩＭ）＝（０．８，０．８，０．２）的宇宙模型的一些后果，并和高红移椭球星系的观测，以及星系计数的观测作了比较．尽管观测事实表明Ω∧＝０．８模型比Ω∧＝０模型更具有优势，但这个结论仍是模糊的．除了年龄问题外，还不能排除（０．８，０，１）标准宇宙学的存在．     

宇宙中真的存在暗能量吗

2000年,天文学期刊广为报导的观测宇宙学的两项重要发现是:对几十亿光年之远的Ia型超新星的观测得出宇宙在加速膨胀的结论(见本刊2000年第5期第25页的短文)和Boomerang对微波背景辐射的观测得出宇宙是平直的结论(见本刊2000年第6期第33页所载有关的宇宙信息)。这两项发现使许多天文学家和宇宙学家相信宇宙内存在着以宇宙学常数λ为标志的暗能量(Dark Energy)。真的如此吗?人们自然会关注后续报导,现在向读者介绍几则于下。     

喑能量的理论模型

自1998年超新星观测发现宇宙加速膨胀以来,暗能量问题已经成为当前天体物理和宇宙学研究中最重要的问题之一。此后关于宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量也进一步支持了1998年的发现。该文首先概述了宇宙学的起源,然后详细介绍了目前解释宇宙加速膨胀机制的三类模型,包括各模型提出的动机、存在的优缺点,以及当前的主要进展等。最后对暗能量模型作了总结和展望。     

暗能量的理论模型

自1998年超新星观测发现宇宙加速膨胀以来,暗能量问题已经成为当前天体物理和宇宙学研究中最重要的问题之一.此后关于宇宙微波背景辐射和大尺度结构的测量也进一步支持了1998年的发现.该文首先概述了宇宙学的起源,然后详细介绍了目前解释宇宙加速膨胀机制的三类模型,包括各模型提出的动机、存在的优缺点,以及当前的主要进展等.最后对暗能量模型作了总结和展望.     

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.     

宇宙学中你需要知道的五件事

宇宙学的目的是了解宇宙的起源和演化,单从这一点就能看出它的雄心勃勃。近一个世纪前,天文学家发现绝大多数的星系正在远离我们,并由此揭示出了一个让人惊骇的事实——我们的宇宙正在膨胀。几十年前,天文学家意识到,天空中充满了宇宙形成之后不久光子所发出的微弱射电波。几年前,专门用来探测这一宇宙微波背景的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）则又发现了强有力的证据,证明我们的宇宙在极早期经历过一个超高速膨胀的“暴涨”阶段。     

爱因斯坦-杨振宁方程及爱因斯坦方程的宇宙学解

本文讨论均匀各向同性总星系的Robertson-Walker度规,得出了爱因斯坦-杨振宁方程关于无自旋理想流体物质的无挠内解的显式,并由此找到了在早期宇宙辐射时期,爱因斯坦方程的一些宇宙学解。     

大爆炸宇宙学模型的基本参数：宇宙年龄t0的哈勃常数H0

大爆炸宇宙学模型有６个基本参数－宇宙年龄ｔ０，哈勃常数Ｈ０，宇宙物质密度参数Ω０，减速因子ｑｏ，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≡ａ３ｈ＾２，０，ΩＲ≡－ｋ／Ｈ＾。简要介绍了国际上对０和Ｈ０的最近研究进展。     

宇宙大尺度结构数值模拟的研究进展

宇宙的结构是由初始密度扰动发展而成的。在引力和宇宙膨胀的作用下,初始密度扰动不断增长,经过线性和非线性阶段,逐渐演化为现今的宇宙结构。在一个给定的宇宙学模型下,可以用一系列动力学方程来描述宇宙中暗物质和重子物质的运动及演化历史。在过去的几十年间,随着算法的完善和计算机技术的发展,从最初几十个粒子的纯引力模拟到1010个粒子在秒差距量级的多体加流体动力学模拟,大量不同的数值模拟技术被用来研究宇宙结构的形成和演化。在这个过程中,数值模拟的分辨率和精度不断提高,模型中对重子物质物理过程的描述也越来越完善。这些模拟技术与观测结果相结合,使人们对宇宙的大尺度结构以及星系团的形成和演化有了更深刻的理解,也在一定程度上影响了观测的发展方向和设备研发。不同数值模拟结果在纯引力研究方面得到了较好的统一,但不同的星系模型使得流体模拟的结果存在较大的差异。     

宇宙核合成问题简介

在大爆炸宇宙学的三大观测支柱中,１９２９年哈勃（Ｆ．Ｈｕｂｂｌｅ）发现的宇宙膨胀反映了宇宙的现状,彭齐亚斯（Ａ．Ｐｅｎｊｉａｓ）和威尔逊（Ｒ．Ｗｉｌｓｏｎ）于１９６５年发现的宇宙微波背景辐射只能追溯到宇宙创生后的几十万年时的情景,因为再往前去,大爆炸...     

标准宇宙模型及宇宙的未来

标准宇宙模型及宇宙的未来许梅标准宇宙模型近一、二十年来，大爆炸宇宙学的重要进展之一是与基本粒子物理学相结合，推出了用以说明宇宙早期演化史的所谓标准宇宙模型（ＳｔａｎｆｏｒＱｍｌｌｏｌｏｃｌｃａｌＭｅｄｅｌ）。按照标准宇宙模型，宇宙在不断地膨胀，随着膨...     

宇宙真的在膨胀吗

宇宙真的在膨胀吗许梅宇宙是否真的在膨胀是现代宇宙学一个悬而未决的问题。为使读者对不同的论点有较清晰的概念，本文引用了两张哈勃图（ＨｕｂｂｌｅＤｉａｇｒａｍ）和一些简单的计算公式。宇宙膨胀的证据遥远星系发出的光，其光谱中的谱线与地面上同种元素发射的话线...     

现代宇宙学的诞生

1,用广义相对论对宇宙所作的考查 爱因斯坦的相对论拓展了人类认识宇宙的视野,开始用物质的时空观来重新审视整个宇宙。物质的存在引起了时空的弯曲,也就是物质的分布决定？时空结构的非欧几甲德几何特性,而这种时空的弯曲等效于引力．所以对广义相对论引力场方程的求解,爱因斯坦建立了二十世纪第一个现代宇宙模型。     

引力透镜和弱引力透镜的新方法

引力透镜是天体物理中最重要的工具和手段之一,在宇宙学暗物质、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探测中都发挥着巨大的作用.首先介绍了引力透镜的基本理论和近似,其次给出了引力透镜的主要发展历史,然后介绍了不同于光线偏折角的引力透镜理论新视角.之后评述了宇宙学中的弱引力透镜研究概况,简要回顾了弱引力透镜测量的主流方法宇宙剪切及...     

宇宙学的现状—进展、问题和展望

在Friedmann建立膨胀宇宙模型和Hubble发现膨胀迹象后，宇宙均匀性的假设得到证实是重要的进展，但是此后，由于Hubble常数，宇宙密度和真空能密度未被可靠地确定，宇宙理论尚难以有认真的定量检验，近两年里，这些基本参量的测定有了突破性的进展，它标志着宇宙学理论将在今后一十年内走向成熟。