f（T）引力模型与宇宙加速膨胀的观测限制

发布时间：2020-10-16 13:24

　　 基于广义相对论和宇宙学原理建立的现代宇宙学虽然取得了辉煌的成就,但还有一些亟待解决的重大理论问题,其中之一就是宇宙目前为什么在做加速膨胀。一种解释宇宙目前加速膨胀的方式是引入暗能量,它是一种具有负压强的能量组分。大量的观测数据表明,暗能量如果存在其大约占据宇宙能量的70%。另一种方式就是对爱因斯坦引力理论进行修正,通过这种方式我们不需要直接引入暗能量就可以解释宇宙目前的加速膨胀。基于绝对平行引力理论拓展出的f(T)引力理论就是一种修改引力理论。f(T)引力理论类似于基于爱因斯坦广义相对论提出的f(R)引力理论。大量的工作已经证明,f(T)引力理论可以很好地解释宇宙当前的加速膨胀。人们利用最新的重子声学振荡数据发现了暗能量一些新的重要性质,所以我们有必要研究最新的重子声学振荡数据对修改引力理论的限制。本文我们使用含重子声学振荡、超新星、宇宙微波背景辐射、哈勃参数的最新观测数据检验了六种可行的f(T)引力模型。我们发现尽管f(T)引力模型可以解释宇宙目前的加速膨胀,但是信息判据的结果表明目前的观测数据仍然最支持包含宇宙学常数和冷暗物质的宇宙学模型(ΛCDM)。此外,由于暗能量状态方程参数w(z)的演化形式至今还不能确定,人们提出了很多参数化形式。然而基于这些参数化暗能量模型研究宇宙的加速膨胀出现了一些不一致的结果,比如ΛCDM模型预言宇宙会持续加速膨胀,而基于Chevallier-Polarski-Linder(CPL)参数化(w(z)=w_0+w_1z/(1+z),其中w_0和w_1是两个常数),人们用低红移的超新星和重子声学振荡数据发现宇宙膨胀的加速度可能已经变小了,但加入宇宙微波背景辐射数据后,观测数据仍支持宇宙膨胀的加速度在变大。因此,我们利用不依赖模型的非参数化贝叶斯方法重构了减速参数q(z)的演化。通过重构,我们发现所有的观测数据都支持宇宙膨胀的加速度仍在变大,同时由于目前的观测数据是支持空间平直的宇宙从而空间曲率对减速参数演化的影响是可以忽略的。此外,我们重构出的q(z)有明显的振荡行为,并且与ΛCDM模型相比,观测数据在3.2σ置信水平上更支持振荡的q(z)。我们的研究表明人们此前得到的宇宙膨胀的加速度可能变小的结果应该是由于采用了错误的暗能量模型导致的,并且基于ΛCDM模型得到的q(z)的演化是不准确的。
【学位单位】：湖南师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P159
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
    1.1 宇宙动力学
    1.2 距离-红移关系
        1.2.1 哈勃定律与宇宙学红移
        1.2.2 宇宙学距离
    1.3 宇宙加速膨胀
        1.3.1 暗能量
        1.3.2 修改引力
    1.4 本章小结
第二章 天文观测限制宇宙学模型方法论
2拟合方法与信息判据'>    2.1 x²拟合方法与信息判据
    2.2 Ia型超新星
    2.3 重子声学振荡
    2.4 宇宙微波背景辐射
    2.5 哈勃参数数据
    2.6 本章小结
第三章 f（T）引力和宇宙学
    3.1 绝对平行引力理论
    3.2 f（T）引力理论
    3.3 f（T）宇宙学
    3.4 本章小结
第四章 天文观测限制f（T）引力模型
    4.1 ACDM模型
1模型: F（T）=α（-T）^p'>    4.2 f₁模型: F（T）=α（-T）p

    4.3 f₂模型: F（T）=-αT(1-e^pT₀/T)
3模型: F（T）=-αT(1-e^p（?）'>    4.4 f₃模型: F（T）=-αT(1-e^p（?）

    4.5 f₄模型: F（T）=αT0（?）ln（pT₀/T）
5模型: F（T）=αT(1-e^PT₀/T-（?）ln（PT₀/T）)'>    4.6 f₅模型: F（T）=αT(1-e^PT₀/T-（?）ln（PT₀/T）)
6模型: F（T）=α（-T）^p tanh（T₀/T）'>    4.7 f₆模型: F（T）=α（-T）^p tanh（T₀/T）
    4.8 模型比较
    4.9 本章小结
第五章 天文观测限制宇宙加速膨胀
    5.1 重构方法
    5.2 观测数据
    5.3 重构结果
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间完成的论文
致谢

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本文编号：2843313

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