暗物质和暗能量相互作用在宇宙微波背景辐射中的印记

论文摘要

天文观测表明,我们的宇宙正在加速膨胀,为了对此做出解释,人们猜测宇宙中存在着一种未知的物质,称为“暗能量”。暗能量与暗物质一起,占据现今宇宙中物质总量的大部分。理论上,暗能量可能与暗物质相互作用。本文讨论暗能量和暗物质之间的两种耦合形式。首先,我们将原有的暗能量与暗物质问能量交换的模型,推广到暗能量状态方程随时间改变的情况；其次,类比Thomson散射,我们构造了暗物质受到暗能量散射的模型。对这两种模型,我们分别分析了它们的扰动稳定性问题,讨论这两种相互作用对宇宙微波背景辐射温度谱的影响,以及相互作用强度、暗能量状态方程和物质丰度等宇宙学参数间的简并,最后,我们使用天文观测数据对模型进行拟合,以打破参数间的简并,给出暗能量暗物质间相互作用的约束。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 2 相互作用线性扰动理论
• 2.1 线性扰动理论中物质的运动方程
• 2.2 规范条件和规范不变量
• 3 状态方程含时的暗能量与暗物质间的能量迁移
• 3.1 暗物质与暗能量间的能量迁移
• 3.2 超粒子视界扰动稳定性
• 3.3 宇宙学参数在微波背景辐射谱中的简并
• 3.4 数据拟合结果
• 4 暗物质在暗能量中的弹性散射
• 4.1 弹性散射的扰动理论
• 4.2 扰动稳定性分析
• 4.3 紧束缚近似
• 4.4 暗散射对微波背景辐射谱的影响
• 4.5 数据拟合结果
• 5 总结
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间完成论文