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     

探秘宇宙大尺度结构

《易经》有云：“《彖》曰：大哉乾元,万物资始,乃统天。至哉坤元,万物资生,乃顺承天。”从古至今,中国文化一直以“乾”代表天,以“坤”代表地,而“乾坤”一词更有海纳百川般无所不包之意。几千年来,仰望天穹的人无不想勘破这乾坤的玄机。但限于科技发展水平,探究宇宙起源演化一直只能是美好的愿望。今天,拥有着人类有史以来最先进探测设备和技术的天文学家终于得以借助大型望远镜和超级计算机来一探这乾坤的究竟,着实令人心向往之。     

宇宙大尺度分形结构的上限

本文给出了用几种达到不同极限星等的星系表确定宇宙分形结构上限截止尺度的公式.利用Zwicky星系表、Shane-Wirtanen星系表和Jagellonian天区的星系表的数据,可以估计这一截止尺度R_c至少为60—70Mpc,且R_c随着自相似分布所占比例f的减小而增大,或可大到约270Mpc的尺度.     

物质结构和宇宙模型

恩培多克勒：物质不灭 古希腊的哲学家们凭着对大自然的观察和苦思冥想,对万物的起源作出了生动的描绘,但从米利都学派的泰勒斯大师到埃菲斯的赫拉克利特,他们所提出的都是单一的元素论,即万物的本原只是一种元素,这种元素的运动和演化形成了这个世界。     

宇宙中大尺度非线性结构

宇宙物质在大尺度上成团是宇宙学的基本问题.本文综述了金斯理论和泽利多维奇近似,指出:双成分自引力系统的非线性相互作用的动力学描述是大尺度成团的现代研究课题. 详述了过去在这个课题方面被我们获得的结果.表明:自引力系统的结构可由一组非线性藕合方程描写:扰动场能塌缩并形成类薄饼结构.在宇宙条件下,我们得到了星系团、超团和巨洞的特征尺度.     

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。     

宇宙大尺度结构空洞的演化研究

为了研究空洞的演化以及暗物质空洞和星系空洞的差别,使用一组高精度的N体模拟数据以及基于此给出的半解析模拟星系数据,在红移2.03到红移0之间取了6个红移的数据,并使用VIDE (Void Identification and Examination toolkit)算法来找空洞,对星系空洞和暗物质空洞的统计性质比如丰度、数目、大小、形状、叠加密度轮廓等演化的比较的结果表明,随着红移的减小,空洞的数目逐渐减少、内部密度逐渐变小、体积逐渐增大、空洞的形状越来越扁.暗物质空洞和星系空洞的数目、平均大小、平均椭率的比值与红移呈线性关系.此外,不论是暗物质空洞还是星系空洞,小的空洞密度比在分布上比大空洞的低,更容易贯通并合,演化效应更明显.另外由于星系总是形成于暗物质密度场的高密度区域,使其不容易示踪暗物质空洞的一些薄弱的墙结构,导致星系空洞提前贯通.而对于已经形成的星系空洞而言,即便是其墙上最薄弱的地方也往往堆积着显著的暗物质,使得星系的位置保持稳定,甚至形成新的星系,从而抑制星系空洞的贯通.整体上暗物质空洞的演化要比星系空洞的演化更加明显.     

宇宙弦与大尺度结构的形成

宇宙弦模型为解决宇宙大尺度结构的形成提供了一种新的途径。比之其他的模型,它有一系列优点,如统一地说明各种尺度上的相关函数,说明超星系团的存在,说明初始扰动与背景辐射均匀性之间的协调。本文系统地介绍了这些方面的进展。     

星系形成与宇宙大尺度结构

宇宙大尺度结构的形成与星系形成密切相关,前者的研究把星系基本上视为一质点,而星系形成研究涉及到其内部结构,宇宙大尺度结构形成有两种模式,由小到大与由大到小,这两种模式被交替使用（当然不同简单的重复）很重要的一个原因是星系形成研究的推动。     

COBE以后宇宙大尺度结构的研究

介绍了近几年来在研究宇宙大尺度结构方面巡天样品，统计分析方法以理论模型等方面的新进展。     

星系传奇(六) 宇宙的结构

你来我往:虽然斗转星移不能用来描述遥远的河外星系,但地球上的日历还是忠实地记录着我们的琐屑不知不觉中,《星系传奇》已陪着大家一同走过了2007。当我们还沉浸在对旋涡星系、椭圆星系和各种另类星系神奇美妙的回味中时,2008已悄然来到我们眼前。在这新桃换旧符的时刻,更觉能对宇宙最遥远的部分一探究竟之幸。本期将是《星系传奇》系列的最后一篇,尽管言犹未尽,但奈何工作繁杂,心有余而力不足。愧对《星系传奇》的各位读者,欢迎大家与我联系,别忘了邮箱:dncheu@hjp.org.cn。     

宇宙大尺度结构中的双成份分布

本文讨论了星系及其系统的两种分布:具有分数维几何性质的自相似分布和无规则分布;由相关函数的归一化条件和观测资料推知这两种分布的成份比约为1:4。     

基于空时显著性的日冕物质抛射检测

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection, CME)是一种剧烈的太阳爆发现象, 它会对行星际空间造成严重扰动, 进而影响人类生产、生活. 基于CME的时空显著性, 将显著性检测方法引入到CME检测中, 利用结构化矩阵分解SOHO (Solar and Heliospheric Observatory)的大角度光谱日冕仪(Large Angle and Spectrometric Coronagraph Experiment, LASCO) C2的日冕图像对应的特征矩阵, 从中恢复出稀疏部分获得显著前景. 然后考虑CME运动时产生的时间显著性, 从而去除非CME结构(如冕流), 得到最终检测结果. 实验表明, 以人工目录协调数据分析中心(Coordinated Data Analysis Workshop, CDAW)检测结果为基准时, 所提方法不仅在检测CME数量上比计算机辅助跟踪软件包(Computer Aided CME Tracking Software package, CACTus)和太阳爆发事件检测系统(Solar Eruptive Event Detection System, SEEDS)有优势, 还在CME中心角度和张角宽度等特征物理参数测量上比CACTus和SEEDS更接近CDAW目录参考值.     

弯曲空时背景下电磁波方程的解

本研究弯曲空时背景下电磁波方程的解：若不从求解Fμυ＝↓△μAυ-↓△υAμ着手，而直接从弯曲空时背景下的矢势方程出发，进而给出Fμυ，这将简化计算并获得各种背景度规下尽可能多的Aμ的具体形式。并且讨论了Kerr-Newman背景下带有物质项的Proca方程和含时球度规背景下带有物质项的Maxwell方程。     

星系传奇（6）：宇宙的结构

你来我往：虽然斗转星移不能用来描述遥远的河外星系,但地球上的日历还是忠实地记录着我们的琐屑。不知不觉中,《星系传奇》己陪着大家一同走过了2007。当我们还沉浸在对旋涡星系、椭圆星系和各种“另类”星系神奇美妙的回味中时,2008已悄然来到我们眼前。在这新桃换旧符的时刻,更觉能对宇宙最遥远的部分一探究竟之幸。本期将是《星系传奇》系列的最后一篇,尽管言犹未尽,但奈何工作繁杂,心有余而力不足。愧对《星系传奇》的各位读者,欢迎大家与我联系,别忘了邮箱：dnchen@bjp．org．cn     

宇宙大尺度分形结构的一阶Kohmoto熵

已有观测证据表明宇宙大尺度结构是自相似或自仿射的分形分布，并已求出表征这两类分形的结构分数维。多分形热力学中提出的Ｋｏｈｍｏｔｏ熵函数建立了多重分形和热力学的形式类比。本文在三维球对称坐标系中求取了无标度区间ｒｏ≤ｒ≤Ｒ范围内宇宙大尺度自相似分形分布的一阶Ｋｏｈｍｏｔｏ熵函数，它对应于信息论中的信息底从热力学角度看，宇宙大尺度结构代表了某种有序结构，耗散自组织过程也许是导致这一有序结构的直接原因。     

宇宙大尺度分形结构的一阶Kohmoto熵

已有观测证据表明宇宙大尺度结构是自相似或自仿射的分形分布，并已求出表片这两类分形的结构分数维。多分形热力学中提出的Ｋｏｈｍｏｔｏ熵函数建立了多重分形和热力学的形式类式。本文在三维球对称坐标系中求取了无标度区间ｒ０≤ｒ≤Ｒ范围内宇宙大尺度自相似分形分布的一阶Ｋｏｈｍｏｔｏ熵函数，它对应于信息论中的信息熵。     

微波背景辐射与宇宙大尺度结构的形成

本文综述了近年来国际上对微波背景辐射的各向异性和谱畸变问题的主要研究成果。这一研究可以提供早期宇宙演化的重要信息,对研究初始密度扰动谱、宇宙暗物质、星系及宇宙大尺度结构的形成以及复合之后的再热过程都具有重要意义。     

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...