Loading...

The Observational Tests of Dark Energy and Modified Gravity Theories

Baghram, Shant | 2011

619 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 42054 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Rahvar, Sohrab
  7. Abstract:
  8. The cosmological observations, like the luminosity distance of type Ia Supernovas, Cosmic Microwave Background radiation (CMB), Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and Large Scale Structure (LSS) observations indicate that the Universe is nearly flat and also it is in a phase of acceleration. In the context of standard cosmological models, it means that the Universe is made of an unknown component (Dark Energy), which approximately has 70% of total energy-momentum of the Universe. The Cosmological Constant(CC) in the paradigm of ΛCDM model is the easiest model to describe the acceleration of the Universe. On the other hand the fine tuning (CC problem) and coincidence problems open new horizons for alternative theories such as Dark Energy(DE) and Modified Gravity (MG) theories. In this thesis, first by using the SNIa data, CMB, BAO, gas mass fraction in cluster of galaxies, and growth index in LSS observation we constrain a generic model of f(R) gravity model in Palatini formalism and we show that ΛCDM model as a special case of this generic action, matches with observational data. This result is also in agreement with local gravity tests. In the next part, we introduce the reconstruction method, where by using the SNIa data, we reconstruct the dynamics of the Universe and by Inverse problem method we find the MG action. We also show that by having more than 1500 SNIa data with the Union Sample catalogue quality, we will be able to distinguish the ΛCDM model from the alternative theories. In the next step, as any MG model is equivalent with a smooth dark energy model in the background dynamics of Universe, we study the structure formation in MG models and show that we can distinguish MG from DE, by using LSS observations like power spectrum, growth index and Integrated Sachs Wolfe effect. Finally we show the importance of nonlinear structure formation in the studying of accelerating universe models. We find the matter power spectrum in nonlinear regime, using the stable clustering hypothesis in phase space. Then we introduce a new method, where we probe the gravitational effect of Dark Matter(DM) substructure through the Shapiro time delay and Doppler effect, using the power spectrum of a pulsar frequency change. We compare our predictions with future experiments designed for gravitational wave detection by pulsar timing. Although our signal is quite low in comparison with SKA experiment, but this method is a promising tool in nonlinear structure formation studies and DM astronomy.
  9. Keywords:
  10. Cosmology ; Generalized Gravity ; Dark Energy ; Structure Formation ; Accelerating Universe ; Observational Tests

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • مروری بر انبساط تند شونده کیهان
    • هدف از رساله
    • تقسیم بندی مطالب
  • مدل استاندارد کیهان شناسی
    • تصویر ما از کیهان
    • کیهان در حال انبساط
    • نسبیت عام
    • کیهانشناسی استاندارد
    • مولفه های تشکیل دهنده کیهان
      • مولفه نسبیتی
      • ماده باریونی
      • ماده تاریک غیر باریونی
      • انرژی تاریک
    • اندازه گیری فواصل در کیهان
      • فاصله درخشندگی
      • فاصله زاویه ای قطری
    • انبساط تند شونده کیهان
    • دوران انرژی تاریک (ثابت کیهانشناسی) غالب
      • دینامیک کیهان با حضور انرژی تاریک
    • تاریخچه حرارتی کیهان
    • تابش پس زمینه کیهان
    • ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی
      • سیال کامل
      • تابع همبستگی و طیف توان
  • شواهد رصدی انبساط تند شونده کیهان
    • ابر نو اخترهای نوع یک
    • سن کیهان
    • تابش پس زمینه کیهانی
    • نوسانات اکوستیکی باریون ها
    • ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی
  • کیهان تاریک و ثابت کیهانشناسی
    • کیهان تاریک
    • ثابت کیهانشناسی
      • مشکل تنظیم ظریف یا مشکل ثابت کیهانشناسی
      • مشکل تطابق کیهانی و پیشنهادهایی برای حل مسئله ثابت کیهانشناسی
      • واجفتیدگی ثابت کیهانشناسی از گرانش
    • انبساط تند شونده کیهان
  • مدل های انرژی تاریک
    • کوینتسنس
      • بررسی دینامیکی تحول کیهان
      • بازسازی مدل های کوینتسنس
    • کی اسنس
    • فانتوم
    • انرژی تاریک جفت شده
    • انرژی و ماده تاریک یگانه
    • فضای فاز مدل ها کوینتسنس
  • گرانش تعمیم یافته
    • گرانش
    • اصول نظریه گرانش
      • اصل هم ارزی
    • f(R)- فرمولبندی متریکی
    • f(R) - فرمولبندی پالاتینی
    • مدل های گرانش تعمیم یافته اسکالر - تانسوری
      • تبدیلات همدیس
    • مدل های کیهانشاخت شامه ای
  • گرانش تعمیم یافته در مقیاس های محلی
    • قیدهای گرانش محلی
    • میدان کاملیون
    • اثرات مشاهداتی میدان های کملیون
    • اثر کامیلیون و گرانش تعمیم یافته
    • قیدهای گرانش محلی در فرمالیزم پالاتینی
  • آزمون های رصدی مدل های گرانش تعمیم یافته
    • گرانش تعمیم یافته با دو درجه آزادی
    • پارامترهای هندسی کیهان در گرانش تعمیم یافته
      • فاصله همراه
      • فاصله زاویه ای قطری و آزمایش آلکوک -پاچینسکی
      • اندازه حجم همراه
    • قید های حاصل از دینامیک پس زمینه کیهانی
      • ابر نو اختر نوع یک
      • پارامتر انتقال تابش پس زمینه کیهانی
      • نوسانات اکوستیکی باریون ها
      • نسبت گاز خوشه های کهکشانی
      • نتایج ترکیبی
    • قید حاصل ازتشکیل ساختار
      • نظریه اختلال
      • سن کیهان در مدل های گرانش تعمیم یافته
    • نتیجه گیری
  • بازسازی دینامیک کیهان
    • روش معکوس
    • بازسازی دینامیک کیهان با داده های ابر نو اختر نوع یک
    • درجه اطمینان روش بازسازی دینامیک کیهان
    • تماییز بین مدل ها
    • نتایج و خلاصه فصل
  • نظریه اختلالات گرانشی و ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی
    • دسته بندی اختلالات
    • معادلات اصلی و تحول اختلالات
      • تحول اختلالات
    • تابع انتقال خطی
      • مدل های باریونی بی دردرو
      • ماده تاریک سرد
    • ویژگی های آماری ساختارهای کیهانی
  • تشکیل ساختار روشی برای تماییز بین مدل ها
    • تشکیل ساختار در مدل های انرژی تاریک
    • تشکیل ساختار خطی در گرانش تعمیم یافته
      • فرمولبندی متریک
    • تشکیل ساختار: گرانش تعمیم یافته -انرژی تاریک
      • هم ارزی هندسی
      • بازسازی کنش با استفاده از داده ای شبیه سازی شده
      • بازسازی مشخه های تشکیل ساختار و طیف توان ماده در فرمالیزم پالاتینی
      • بازسازی مشخه های تشکیل ساختار و طیف توان ماده در فرمولبندی متریک
    • اثر ISW روشی برای تماییز بین مدل های انرژی تاریک و گرانش تعمیم یافته
    • نتایج و خلاصه فصل
  • تشکیل ساختار غیرخطی
    • مدل رمبش کروی
      • رمبش کروی در کیهان بدون ثابت کیهانشناسی
      • رمبش کروی در کیهان با ثابت کیهانشناسی مثبت
    • قضیه ویریال
      • مقیاس زمانی برخوردها
      • قضیه ویریال
      • کاربرد قضیه ویریال در رمبش کروی
    • تقریب زلدویچ
    • مدل خوشگی پایدار
    • مدل هاله ها
    • مدل خوشگی پایدار در فضای فاز
  • ماده تاریک و تپ اخترها
    • ماده تاریک
      • شواهد اخترفیزیکی
      • خوشه های کهکشانی
      • ماده تاریک، تابش پس زمینه کیهانی و ساختار های بزرگ مقیاس کیهانی
      • مشخصات ماده تاریک
      • ذرات پرجرم با اندرکنش ضعیف
    • اثرات گرانشی بر طیف توان زمانی تپ اخترها روشی برای آشکارسازی زیر ساختارهای ماده تاریک
      • تپ اخترها
      • اثر شاپیرو
      • طیف توان تغییر فرکانس تپ اخترها با استفاده از خوشگی پایدار
      • پیشنهاد رصدی
      • بستگی نتایج به مدل های تشکیل ساختار در گستره غیر خطی
      • پایداری تپ اخترها و محاسبه نوفه سفید
      • نتیجه گیری
  • نتیجه گیری و مسائل آینده
    • نتیجه گیری رساله
      • مسائل آینده
  • موضوعات تکمیلی
    • مشاهدات کیهانشناسی تکمیلی
      • همگرایی ضعیف گرانشی
      • برش کیهانی
      • مشاهدات رصدی دیگر برای مدل های انبساط تند شونده
    • مدل های دیگر برای انبساط تند شونده کیهان
      • مدل های ناهمگن
      • مدل های تهی جا
      • مدل های جایگزین
    • روش های آماری در کیهانشناسی
      • روش های آماری
      • روش کمترین مربعات
    • کیهانشناسی رصدی
      • کیهانشناسی رصدی و وظایف منجم
  • واژه‌نامه فارسی به انگلیسی
  • واژه‌نامه انگلیسی به فارسی
...see more