最新宇宙的大尺度结构PPT课件.ppt

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1、宇宙的大尺度结构宇宙的大尺度结构宇宙有多大？宇宙有多大？宇宙中有什么？宇宙中有什么？人类如何认识宇宙？人类如何认识宇宙？Hubble 深空图深空图11/1/202211/1/20222 2哈勃定律11/1/202211/1/20229 9 距离阶梯距离阶梯11/1/202211/1/20221010宇宙中的等级式结构 宇宙中存在明显的等级式结构:恒星 星系 星系团 超星系团11/1/202211/1/20221111银河系银河系11/1/202211/1/20221212本星系群本星系群（Local Group）银河系所属的数十个星系的集合，尺度约数百万光年11/1/202211/1/2022

2、1313星系团(Cluster of Galaxies)数十至数千个星系的集合，星系团的尺度约数千万光年：室女座星系团11/1/202211/1/20221414超星系团超星系团:若干星系团的集合体11/1/202211/1/20221515星系红移巡天1980年代:CfA1,CfA2，（103星系）1990年代：LCRS，（104星系）2000年代：2dF，SDSS，（105星系）星系红移巡天发现了许多有趣的结构.例如巨洞、纤维.11/1/202211/1/20221616星系分布的大尺度结构星系分布的大尺度结构 11/1/202211/1/20221717观测宇宙观测宇宙目前发现的最远天体

3、：137亿光年 半径半径137亿光年亿光年室女座超星系团11/1/202211/1/20221818宇宙天体的空间尺度宇宙天体的空间尺度地球 10 7 米太阳 10 9 米太阳系（恒星）10 13 米星系（银河系）10 21 米(十万光年)星系团 10 23 米(百万光年)超星系团 10 25 米(亿光年)大尺度结构 大于 3亿光年观测宇宙 10 26 米(百亿光年)11/1/202211/1/20221919星系巡天与宇宙大尺度结构星系巡天与宇宙大尺度结构星系巡天与宇宙大尺度结构星系巡天与宇宙大尺度结构巡天一般都到一定的红移或星等，即有一定的观测极限巡天的分类：巡天的分类：1D（一维）巡天：

4、对某一特定小天区进行深度露光如：HST deep field，类星体莱曼阿尔法吸收线丛2D（二维）巡天：覆盖天空大面积的照相观测如帕洛马巡天，APM巡天(不含视线方向距离信息）3D（三维）巡天：覆盖天空中一块区域的分光观测如2dF,SDSS（含星系在天球上的位置及视向距离信息）11/1/202211/1/202220202D巡天巡天(APM)星系分布星系分布约200万个星系在 30度天空范围和20亿光年距离范围内的分布没有发现尺度超过200Mpc 的结构11/1/202211/1/2022212111/1/202211/1/202222222dF红移巡天星系分布11/1/202211/1/20

5、222323一百万星系（亮于18.5等）十万类星体同时测量640个天体，光谱分辨率R2000 斯隆红移巡天(SDSS)11/1/202211/1/20222424SDSS 2003年200,000星系11/1/202211/1/20222525APOSDSS2000s11/1/202211/1/20222626星系红移巡天发现的结构巨洞(voids)：不含或很少星系的区域，尺度约1060Mpc纤维(filaments)：海绵状的星系分布，长度约70 150Mpc，形成巨洞的边界超星系团(superclusters)：由星系组成的特定纤维区域11/1/202211/1/20222727星系结团的

6、数学描述距离为r的两个体积元dV1和dV2中发现一对星系的联合概率 dPn2(1+(r)dV1 dV2(r)称为两点相关函数许多红移巡天的结果给出 11/1/202211/1/20222828功率谱(r)的傅里叶变换称为功率谱11/1/202211/1/20222929星系分布的“结团性”是描述星系分布结团性的无量纲量，确定一个体积内的密度起伏，定义为式中 k R-1 8 常用来表示尺度R=8h-1 Mpc内的密度起伏.11/1/202211/1/20223030星系相关函数中的重子声学振荡11/1/202211/1/20223131精确测定宇宙的整体参数H0 哈勃常数 50-100 km/s

7、/Mpc？0 总密度0.2-？宇宙学常数 0-？m 物质密度 0.2-？b 重子密度 0.04？到百分之几的精度11/1/202211/1/20223232WMAP（20012003）的贡献11/1/202211/1/20223333WMAP测绘的CBR天图11/1/202211/1/20223434WMAP得到的CBR功率谱11/1/202211/1/20223535WMAP的贡献1)|n-1|/n 尺度无关谱2)b/|m-b|暗物质主导3)tot=1.02+-0.04.4)-平坦宇宙4)|hopt hcbr|1=5%+-10%;确认5)|s8cbr-s8clstr|/s8 1=0.29+-

8、0.45;确认6)tscat=0.17+-0.04;意外结果Spergel et al:200311/1/202211/1/20223636多参数估计存在简并性需要相互独立的观测予以解除，红移巡天提供的星系大尺度分布数据可以将CMB功率谱拟合得到的宇宙学参数进一步精确化例如 Tegmark et.al.(2006)用SDSS数据给出：物质密度 m=0.240.02(1)中微子质量 m=0.9eV(95%)t=1.0030.010 (WMAP t=1.020.04)设t=1，物态方程参数约束到w=-0.940.09 11/1/202211/1/20223737SDSS 2006年样本星系分布11

9、/1/202211/1/20223838功率谱11/1/202211/1/20223939对宇宙学参数的进一步约束11/1/202211/1/2022404011/1/202211/1/2022414111/1/202211/1/2022424211/1/202211/1/2022434311/1/202211/1/2022444411/1/202211/1/2022454511/1/202211/1/20224646谐和宇宙模型（Tegmark et.al.)tot=1(assumption)cdm=0.260 0.037 baryon=0.0486 0.00019 lambda=0.691

10、 0.036 n=0.966 0.023 H0=68.3 km/s/Mpc 8=0.894 0.057 tscat=0.103 0.05411/1/202211/1/20224747小结整个说来，谐和CDM模型非常成功.CBR 提供了最精确的检验;但其他方法，例如星系大尺度分布，对于消除参数简并也非常重要.有些参数仍然存在较大不确定性.我们尚不清楚暗物质和暗能量的性质！11/1/202211/1/20224848LAMOST巡天11/1/202211/1/2022494911/1/202211/1/20225050“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！”11/1/202211/1/20225151谢谢！11/1/202211/1/20225252