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宇宙中暗能量和暗能量星物理性质的研究

作　者: 邓强
导　师: 颜骏
学　校: 四川师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 暗能量奇异物质宇宙模型暗能量星
分类号: P145.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文主要研究了含物质与暗能量的宇宙模型,由于四维模型比较复杂,因此先研究一个二维的“玩具模型”,然后研究真实的四维宇宙模型,并结合观测数据进行分析。暗能量不仅可以影响宇宙的演化,还可能影响星体的结构。因此人们猜测星体引力塌缩后可能形成暗能量星。本文即构造一个二维的暗能量星模型,并讨论了温度T对总质量的影响。论文的结构安排如下:第一章主要介绍了在宇宙学和星体研究中引进暗能量的背景以及本文的主要研究工作。第二章研究了具有奇异物质与暗能量作用的二维Brans-Dicke宇宙模型,并获得了一些新的宇宙学解,这些解可用于解释宇宙加速膨胀;此外,对二维Brans-Dicke弦引力模型中的宇宙学解进行了探讨。第三章研究了具有奇异物质与暗能量作用的四维宇宙模型,并且根据观测数据确定宇宙中物质(含暗物质)与暗能量组分的比例。第四章研究了具有奇异物质作用的二维暗能量星模型,推导出了场方程和星体平衡方程,并计算了星体质量及温度对星体质量的影响。本论文中具有创新性的工作如下:1.统一研究了二维Brans-Dicke宇宙模型早期和晚期的宇宙解,分析了奇异物质和暗能量的作用,进一步提出了宇宙可能在对偶对称破缺时和弦物质起主要作用时出现暴涨。2.根据四维引力-标量场模型的宇宙解和视星等--红移观测数据解释了宇宙的加速膨胀,预言了宇宙中物质(含暗物质)与暗能量的组分比例。3.构造了一个有限温度下的二维暗能量星模型,推导出了新的星体平衡方程,计算了星体质量,预言了可能出现的各种反引力效应。4.为了保证计算的正确性,在计算宇宙曲率R的过程中,用matlab编写了由度规→联络→曲率的计算程序。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-11
  1.1 宇宙中的暗能量与暗能量星  9-10
  1.2 本文的研究工作  10-11
第二章具有奇异物质与暗能量作用的二维Brans-Dicke 宇宙模型  11-22
  2.1 二维Brans-Dicke 宇宙模型  11-16
    2.1.1 Λ= 0 时晚期加速膨胀时的宇宙解  12-14
    2.1.2 Λ随时间衰变时晚期加速膨胀的宇宙解  14-15
    2.1.3 Λ> 0 早期暴涨时的宇宙学解  15-16
  2.2 二维Brans-Dicke 弦宇宙模型  16-20
    2.2.1 对偶变换与约束方程  17-18
    2.2.2 弦气体能量密度和压强的渐进计算  18-19
    2.2.3 对偶对称破缺时极早期暴涨的宇宙解  19-20
  2.3 结论与讨论  20-22
第三章具有奇异物质与暗能量作用的四维宇宙模型  22-35
  3.1 四维宇宙模型中场方程组的推导  22-26
    3.1.1 四维Robertson-Walker 度规  22-23
    3.1.2 标量场运动方程和引力场方程的推导  23-24
    3.1.3 微分方程组的推导及方程组相关性的讨论  24-26
  3.2 场方程组的宇宙解  26-29
    3.2.1 场方程组的解析解  27-28
    3.2.2 总状态方程参量和宇宙年龄的计算  28-29
  3.3 对天文观测数据的拟合  29-34
    3.3.1 天文学基本概念  29-30
    3.3.2 R-W 度规下的宇宙运动学  30-31
    3.3.3 对视星等-红移观测数据的拟合  31-34
  3.4 结论与讨论  34-35
第四章有限温度下的二维暗能量星模型  35-43
  4.1 有限温度下的二维引力模型  35-36
  4.2 场方程的静态解与暗能量星的质量  36-41
    4.2.1 m= n 时方程组的解及讨论  37-39
    4.2.2 m≠n, E_0 = T_M~2 时方程组的解及讨论  39-41
  4.3 星体平衡方程  41-42
  4.4 结论与讨论  42-43
参考文献  43-48
附录  48-59
  A. 由度规张量计算联络和曲率的matlab 程序  48-52
  B. 对引力作用量求变分过程中的一些推导过程  52-55
  C. 超新星的Z-m 观测数据和拟合程序  55-59
致谢  59-60
硕士研究生期间完成的论文  60

宇宙中暗能量和暗能量星物理性质的研究

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