宇宙黎明和再电离时期低频全天总功率探测实验现状

宇宙黎明和再电离时期探测是目前宇宙学最前沿科学研究方向之一.对这一时期的直接探测只能依赖于观测来自这一时期红移后的中性氢21 cm信号,其3种主要探测方式之一是21 cm信号全天总功率测量.在此回顾已有和正在计划中的探测宇宙黎明和再电离时期的低频全天总功率测量实验及其进展,包括地面射电望远镜如BIGHORNS¹、EDGES²、LACE³、LEDA⁴、MIST⁵、REACH⁶、SARAS⁷ 3、SCI-HI⁸、PRI^ZM⁹以及空间低频总功率相关实验如DARE¹⁰、DAPPER¹¹、FARSIDE¹²、鸿蒙计划.其中, EDGES实验是目前唯一声称观测到疑似宇宙黎明信号的实验,然而其实验结果与标准宇宙学模型(Λ Cold Dark Matter,ΛCDM)有不符之处.如果该探测结果被证实,那么这将是人类第1次...     

宇宙再电离与21厘米射电探测

宇宙的再电离以第一代恒星形成并放出宇宙第一缕曙光（大约在大爆炸后4亿年）为开端,直到把星际介质完全电离为止（大约为大爆炸后10亿年）,是星系形成历史中的关键阶段。     

超导宇宙弦的引力效应

超导电流的磁场改变了弦外引力场的度规,使弦外时空表现为相对磁导率为μ(r)的磁介质,并使经过弦附近的光线发生偏拆。     

含αR~2+γR_(μν)R~(μν)项的宇宙暴涨

我们利用含αR~2+γR_(μv)R~(μv)项的宇宙理论同带有一个标量场φ的Einstein理论之间的等价性,讨论了该宇宙的暴涨行为.结果表明,在D维空时(D>2)中,存在指数型的暴涨解.     

五维Bianchi-Ⅴ型宇宙模型的辐射解

本文给出了理想流体五维Bianchi-V型的宇宙模型的严格解,并讨论了解的奇性,发现该解随着时间的增长将趋于五维膨胀各向同性宇宙模型。     

VMOs电离宇宙对3K背景辐射的Zeldovich效应

本文假设星族Ⅲ是由大质量恒星VMOs组成,VMOs的高光度辐射将使背景宇宙重新获得电离。我们讨论了宇宙热电子对宇宙微波背景的康普顿散射效应。结果表明,VMOs时期的电离宇宙将使3K背景辐射产生一个畸变,在低频的瑞利一金斯频率范围,温度偏差为:凸T_0/T_0～10~(-3)—10~(-5),一旦这个量被观测到,将是对VMOs现象进行确证。     

暴涨中粒子的生成对大尺度宇宙微波背景各向异性功率谱的影响

WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)观测得到的宇宙微波背景(CMB)角功率谱在大尺度上比广泛使用的ACDM宇宙模型给出的理论值有明显的压低.通过引入暴涨中粒子的生成过程,研究了大尺度上CMB各向异性功率谱的行为.计算表明,粒子的生成使得暴涨的原初功率谱产生了修正,从而影响了CMB的角功率谱,这样可以较为自然地得到四极矩附近的压低.     

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。     

探索宇宙的途径（上）

人类从诞生以来,就对星空充满好奇。在远古时代,人们只能通过眼睛观看星空,有时为了实现某种观测目的,还要建造一些简单的测量设施,例如,英国的巨石阵。1609年,意大利天文学家伽利略发明了天文望远镜,揭开了近代天文观测研究的新篇。20世纪30年代,认识宇宙又添新方法--射电天文观测。     

基于红移畸变测量宇宙结构增长率的进展

星系红移巡天的一个主要目标是依据光谱红移测距,详细刻画宇宙中星系的三维空间分布。由于星系本动速度的存在,红移空间的星系分布存在着严重畸变,在大小尺度上有着不同模式的各向同性偏离。通过对红移畸变的观测研究,人们可从中获取速度场的信息,因此,红移畸变已成为暗能量探测的重要探针之一,为检验宇宙学尺度上的引力模型提供帮助。当前星系红移巡天项目已经取得了非凡成功,为人们提供了详细的星系空间分布数据。人们据此测量了星系的相关函数和功率谱,提取了精确的红移畸变信号,并通过模型拟合限制出了一批不同红移处宇宙结构增长率的估值,为探索宇宙尺度的引力模式提供了数据支持。主要介绍红移畸变模型、星系红移巡天观测和宇宙结构增长率测量等研究进展。     

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。     

高红移类星体的21cm信号研究

利用高精度数值模拟的结果修正了高红移类星体(QSO)电离和加热中性气体的理论模拟,并预测了500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, FAST)观测QSO周围21 cm辐射的信号特征以及信噪比,得出如下结论:(1)红移z=8且光度与ULAS J1120+0641一致的QSO在FAST望远镜视场下的21 cm频率谱有完整的HII区,但在z=10且较低QSO光度下的21 cm频率谱仅有一个小的凹陷;(2)光子有限旅行时间(Finite Light Travel Time, FLTT)效应明显改变高红移QSO的21 cm频率谱,使得较低频率端的过渡曲线明显比较高频率端陡;(3)使用FAST望远镜观测高红移QSO的21 cm辐射的信噪比非常高,最高可达～12,因此可以很好地识别HII区和FLTT效应.     

组成干涉阵列的阵元数目问题研究

使用模拟干涉成像实验对组成干涉阵列的阵元数目进行讨论,假设分别使用从20个到100个天线组成干涉阵列,使用基因遗传优化的方法得出随天线数目的增加在旁瓣水平、能量覆盖率和平均方差等3种评价标准下的性能变化曲线,通过拟合得出天线数目与各种评价效果的函数对应关系,又进一步讨论了使用效果截断、增加阵元效率等方法为设计干涉阵列的阵元数目提出合理方案,为太阳低频射电阵列阵元数目的确定提供参考。     

射电天文学的功勋及宇宙生命探索（下）

2008年2月,国际天文学联合会一个研讨会在香港大学开幕,天文学家在会上展示了2006年美国星尘号太空船从彗星上带回来的样本,被证实存在有大量的有机化合物,而这些有机化合物是生命的要素。     

非微扰的极早期宇宙现象学: 共振的原初扰动与非高斯尾巴

在精确宇宙学的时代, 多信使、高精度、小尺度的宇宙学观测在帮助人们从更加深刻的层面理解宇宙极早期的同时, 也给基于线性近似和微扰展开宇宙学扰动理论带来了新的挑战. 近年来, 对原初引力波和原初黑洞的搜寻使得研究人员们对早期宇宙在小尺度上的非线性非微扰过程产生了浓厚的研究兴趣. 综述了在宇宙学小尺度上关于原初黑洞产生以及引力波研究取得的诸多进展, 重点关注了使用Mathieu方程的共振效应来研究小尺度功率谱放大以及诱导产生可观测的原初引力波的方法. 此外, 还尝试探讨了非高斯尾巴对原初黑洞形成的影响. 发现Mathieu方程所具备的共振效应可以提供一种有效的方法来刻画原初宇宙中小尺度的非微扰动力学过程, 从而能够更好地理解原初黑洞的形成以及相关的引力波产生机制. 同时, 非微扰的非高斯性在原初黑洞形成中可能会产生不可忽视的影响.     

射电天文学的功勋及宇宙生命探索（上）

自20世纪30年代接收到银河中心方向的无线电波以来,迅速发展起来一门崭新的学科——射电天文学。迄今射电天文学已经成为天文学的一个重要的分支学科,并且获得了许多激动人心的重要天文发现。射电天文学开创了研究天体物理、天体测量、宇宙的起源与演化和宇宙的大尺度结构的新途径,它正在现代天文研究中发挥着越来越大的作用。     

捕获最古老光子，解谜最年轻星系——探测宇宙诞生5亿年内形成的年轻遥远星系

格林威治时间2010年12月4日22点,哈勃太空望远镜开始观测狮子座内的一片天区。