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本文首先回顾了宇宙学的基础知识,从宇宙学原理到大爆炸宇宙学以及暴胀宇宙理论。
第二章,论述了宇宙加速膨胀及暗能量存在的观测依据,主要来源于超新星和宇宙微波背景辐射的观测结果。接下来介绍了暗能量的众多候选者,重点介绍了暗能量状态方程穿越-1 的观测结果及实现此结果的暗能量模型。
第三章讨论了广义的Quintom暗能量模型。在Quintom暗能量中代表正动能的Quintessence 项和代表负动能的Phantom项具有相同的权重,在决定暗能量的演化上具有同等的地位。加进了一个自由参数改变了Quintessence和Phantom等权重的情况,而且多了一个自由度,这样能更好地描述宇宙的演化。
第四章提出了与具体机制无关的暗物质与暗能量的统一模型:Pdm + pde =B(z)(Pdm + pde)。根据宇宙的演化历史给出了选取B(z)的约束条件,在此约束条件下给出B(z)的具体形式,其能很好地描述宇宙过去的演化,并且对宇宙未来的演化给出了预测。
第五章讨论了暗能量相变,假定宇宙中只有非相对论性物质和暗能量,并且这两个成分间没有相互作用力即各自满足自己的守恒方程。这样我们可以根据它们各自的守恒方程和暗能量状态方程的可能取值,给出暗能量密度比分及其密度本身的演化。为选取暗能量模型给出一些依据。结合现在流行的暗能量状态方程穿越-1 的演化行为(暗能量从Quintessence相到Phantom相的相变)得到了暗能量密度是先减小再增大的。延用二次函数作为暗能量密度,分析了相变点的情况,也证明了相变的暗能量能很好地描述宇宙的演化。
第六章根据新发布的超新星数据,用幂级数模拟暗能量密度给出了暗能量密度的可能演化,得到两种可能的演化趋势,为研究暗能量和探索暗能量神秘性提供一些线索。