قالب جامع پایان نامه های دانشگاه شیراز - earmin.com · web...

دانشگاه گیالندانشکده علوم پایه

پايان نامه كارشناسي ارشد در رشته فیزیک نظری)کیهان شناسی(

های آزمون رانش انتقال به سرخ کیهانی رویقیدهای انرژی تاریکمدل

از…………………

استاد راهنمادکتر حسین فرج الهی

1393دی ماه

دانلود متن کامل درdownload-thesis.com

به نام خداوند لوح و قلـم حقیقت نگار وجود و

عــدم خدایی که داننده

رازهاستنخستین سرآغاز آغازهاست

دانشکده علوم پایه گروه فیزیک )کیهان شناسی(

های آزمون رانش انتقال به سرخ کیهانی رویقیدهای انرژی تاریکمدل

از

2

http://download-thesis.com/


..…………………

استاد راهنماحسین فرج الهی

استاد مشاورفاطمه طیبی

1393دی ماه

تقدیم به همسر مهربان و صبورم و

تقدیم به خانواده عزیزم که با شکیبایی و مهربانی در کنارم بودند...

3



سپاسگزاری

شایسته است زحمــات بی دریــغ پــدر و مــادر دلســوزم و همســر مهربــانم و را ارج نهاده و مراتب سپاس و احتراماستاد فرهیخته جناب دکتر فرج اللهی و

خاضعانه خود را نثارشان کنم . امید آن دارم تا امید ایشــان را بــا بــذل عنــایتحضرت حق و با تالش خویش به بار ثمر نشانم.

همچنین بر خود وظیفه می دانم مراتب سپاس خود را از سرکار خانم دکتر طیبی بدلیل حمــایت هــای بی دریــغ و راهنمــایی هــای دلســوزانه ایشــان اعالم

نمایم.

4


فهرست مطالب7..............................................................- مقدمه1فصل 7...........................................................................- علم نجوم1-18.............................................................- مشاهده از درون جو1-2

9...............................................................- رادیو تلسکوپ1-2-111....................................................................- کیهان شناسی1-316......- معرفی کوازارها و طیف حاصل از مشاهده آن ها2فصل 16........................................................................... کوازارها-2-117................................................................... طیف کوازارها-2-218................................................- طیف سنجی خط جذب کوازار2-321.........................................................................- لیمان آلفا2-422.................................................................- جنگل لیمان آلفا2-526.................................................... تبیین مشخصات خط جذب-2-6

26...............................................................-چگالی ستون2-6-127.................................................................- عمق نوری2-6-228................................................... پهنای معادل خط جذب2-6-329............................................................- تابع پهن شدگی2-6-4

33......................- قانون هابل و انتقال به سرخ کیهانی3فصل 33...........................................- هابل، قانون هابل و انبساط جهان3-134............................- ثابت هابل، درخشش و اندازه گیری فاصله ها3-238..................- مقایسه انتقال به سرخ داپلر و انتقال به سرخ کیهانی3-339..............................................................- تغییر نسبیتی داپلر3-440..........................................................- انتقال به سرخ کیهانی3-543....- تغییرات انتقال به سرخ و دینامیک جنگل لیمان آلفا4فصل 45.........................................................- سیگنال کاهش کیهانی4-146.......................................................................- چالش جدید4-247...........................................................- حرکت عرضی لنز ها4-349.........- اثر ابرهای لیمان آلفا بر رانش انتقال به سرخ مشاهده شده4-450.....................................................................- سرعت لنزها4-550............................................- رانش انتقال به سرخ رویت شده4-6 تحصیل روابط نظری محاسبهآزمایش انطباق مدل های انرژی تاریک و - 5فصل

55..........................................................مستقیم انتقال به سرخ.- آزمایش انطباق مدل های انرژی تاریک با تغییرات انتقال به سرخ5-1 . .55


(𝚲CDM- ماده تاریک ، انرژی تاریک و مدل استاندارد کیهان شناسی )5-1-156

60...........................- انرژی تاریک بصورت میدان های نرده ای5-1-260................................- مدل های میدان کوئینتسنس و فانتوم5-1-361....................................- مدل کوئینتوم با دو میدان نرده ای5-1-462...............................................................- روش تحلیل5-1-563..........................................................................- نتایج5-1-6

65.................- تحصیل روابط نظری محاسبه مستقیم انتقال به سرخ5-269......................................................- نتیجه گیری6فصل

متری\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ک– Aپیوس\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ت FLRW .............................................................................................71

من\\ابع ........................................................................................ .........................................74

2



فهرست شکل هاــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــکل ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــاریخ1-1ـش - ـت

جهان..............................................................................................................................................................................13

- تابش کوازار با عبور از موانع و ابرهای میان کهکشــانی بصــورت جنگــل لیمــان1-2شکل 19آلفا و لیمان بتا دیده می شود ...

طیف یک کوازار-2-2شکل معمول

...............................................................................................................ی ...................................20

- قسمت های انبساط یافته جنگل لیمان آلفای طیف کوازار3-2شکل Q422+231 ......................................................... 24

کند λ- نور از کوازار دور دست طول موج 1-4شکل می گسیل جذب . را از گسیلی نورهای 50................................. کننده

- تغییرات سرعت بر حسب انتقال به1-5شکل سر

................................................................................................................خ .....64

- تغییرات انتقال به سرخ بر حسب انتقال به2-5شکل 65سرخ ......................................................................................................

- چگالی انرژی تاریک و ماده تاریک صورت تابعی از انتقال به سرخ برای مدل3-5شکل 66.............. های میدان نرده ای

3



چکیدههای انرژی تاریکهای آزمون رانش انتقال به سرخ کیهانی روی مدلقید

احمدرضا میرزائی شواهد قابل رویت از انبساط شتابدار جهـان عالقـه بـه بازســازی تـاریخ انبسـاط را تشــدید کــرده اســت. یکی از روش هــایی کــه در مطالعــات ســال هــای جــاری بــرای بازسازی این تاریخ مورد توجه قرار گرفته، آزمون رانش زمــانی انتقــال بــه ســرخ می باشد. اندازه گیری این رانش یک کــاوش مســتقیم در تــاریخ انبســاط فــراهم می کنــد و

. لیمان آلفا به عنوان بهترین نامزد برای این آزمایش شناخته شده استپدیده جنگل در این رساله ابتدا به معـرفی نجــوم و ابــزار مشــاهده خــواهیم پــرداخت. در ادامــه کوازارها و طیف مربوط به آن ها مورد بررسی قرار گرفته و پدیده جنگل لیمــان آلفــا معرفی شده و پارامتر های توصیف کننده آن توضیح داده خواهد شد. در فصــل ســوم به مبانی کیهـان شناسـی، مشـاهدات هابـل و پدیـده انتقـال بـه ســرخ بصـورت کامـل پرداخته خواهد شد. تغییرات انتقــال بــه ســرخ، اثــر آن بــر طیــف جنگــل لیمــان آلفـا و اختالل وارد شده به علت حرکت ابرهای لیمــان آلفــا موضــوع بحث فصــل چهــارم این رســاله می باشــد. نهایتــاً در فصــل پنجم، انطبــاق مــدل هــای انــرژی تاریــک در برابــر تغییرات انتقال به سرخ بررسی شده و نتایج بدست آمده مــورد تحلیــل قــرار خواهنــد گــرفت. ســپس در بخش دوم این فصــل روابــط نظــری تغیــیرات طــول مــوج بــر اثــر

تغییرات انتقال به سرخ مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

رانش زمانی انتقال به ســرخ، جنگــل لیمــان آلفــا، کــوازار، انبســاطواژگان کلیدی:شتاب دار جهان

4



Abstract

Binds of Red-Shift Drift Examination on Dark Energy Models

AhmadReza Mirzaei

Observable Evidences of accelerating expansion of the universe has enhanced the interest of reconstructing the history of expansion. One of the methods which have been used during recent years is the test of time drift of observed redshift. A measurement of this drift would provide us with a direct probe of expansion history. The Lyman-Alpha forest has been recognized as the best candidate for this experiment.

In this thesis, first we introduce astronomy and observe instruments. Following that in chapter 2, Quasars and their spectra will be analyzed, Lyman-Alpha forest phenomena will be introduced and the parameters explaining it will be explained. Chapter 3 talks completely about fundamentals of cosmology, Hubble's observations and redshift drift phenomena. Variation of redshift and it's effect on Lyman-alpha forest spectra and also incoming noises because of the motions of Lyman-alpha are the subjects Chapter 4 deals with. Eventually in chapter 5, Dark Energy models will be fitted against the variation of redshift and the results will be analyzed then.

Keywords: time-drift of redshift, Lyman-alpha forest, quasar, accelerated expansion of universe

5



فصل نخست:مقدمه

6



مقدمه- 1فصل

علم نجوم- 1-1

علم مطالعه اجرام آسمانی نظیر ماه، سیارات، ســتاره گـان، کهکشــان هـا،ــارج از فواصل، جرم، دما، فیزیک ، شیمی و تحول این اجرام، و اتفاقاتی که خ

، اشــعه گامــا و تــابش زمینــه1جو زمین رخ میدهند، نظیر انفجارات ابرنواخــتر یـا "نجـوم" نـام می نهنـد. ســتاره شناســی دارای2کیهانی را "ستاره شناسی" nomos (νόμος) بمعنی "ستاره" و astron (ἄστρον)ریشه ای یونانی از کلمات

بمعنی "قانون" یــا "فرهنــگ" می باشــد کــه عبــارت "قــانون ســتاره گــان" یــا[1] "فرهنگ ستارگان" را می سازد.

ــرین تمــدن علم نجوم به عنوان یکی از قدیمی ترین علوم ریشه درقدیمی ت های بشری دارد. تمدن هایی همچون بابــل، مصــر، ایــران، یونــان، چین و مایــا

مندی را در آسمان شب داشتند. توانایی تشخیص ســیارات ازمشاهدات قاعده ستارگان با این نشانه که ستارگان بصورت نسبی طی قــرون در جایگــاه خــود ثابت اند و سیارات در مدت کوتاهی تغییر مکــان هــای قابــل تــوجهی دارنــد، از

دست آوردهای جالب ستاره شناسان باستان است. گرایشات ستاره شناســی باســتان بــه چنــد دســته کلی از جملــه مســیریابی آســمانی، مشــاهده و فاصــله ســنجی و ســاخت تقــویم تقســیم می شــود. این تقسیم بندی تا زمان اختراع تلسکوپ که کلید ورود بــه عصــر ســتاره شناســی نوین میباشد، معتبر بــود. امــروزه ســتاره شناســی بیشــتر تحت عنــوان "اخــتر فیزیک" مـورد توجـه قـرار می گـیرد. از آنجــا کـه بیشـتر تحقیقـات نجـومی بـا

انفجار فاجعه انگیز ستاره در نزدیکی پایان عمر آن که در هنگام وقوع، درخشانی ستاره برای چندین 1 روز به میلیون ها برابر می رسد.

2 Astronomy2

7



موضوعات مربوط به علم فیزیک مرتبط می باشد، ستاره شناسی نوین را در نام نهاد.1واقع، می توان "اختر فیزیک"

مشاهده از درون جو- 1-2

با وجود حضور ماهواره ها، عمـده مشــاهدات آســمانی از روی ســطح زمین صورت می پذیرد و این گونه از مشاهدات نجومی با چالش هــایی روبروســت. همانطور که می دانیم جو زمین از الیه های متفاوت و با غلظت هــای مختلفی تشکیل یافته است که با عبور نور از آن تغییرات بسیار سریعی از شکســت را

در جهت های گوناگون نتیجه می دهد.ــورد زمانی که یک درخشش رخ می دهد و نور حاصل از آن با جو زمین برخ می کند، اختالف شکسـت در جهـات گونـاگون بـاعث آلـوده شــدن تصــویر می گردد که این آلودگی بصورت نقاط لرزشی بروز می نماید. هر چــه این نقــاط

لرزشی کوچک تر باشند می گوییم مشاهده بهتری انجام شده است. برخی از نواحی طیف الکترومغناطیس به شـدت توسـط جـو اطــراف زمین جذب می شوند. مهمترین ناحیه گذرنــده از جــو ناحیــه نــور مــرئی در محــدوده

نانومتر است، و این ناحیه بــر محــدوده حســاس چشــم انســان )800 تا 300 300 نانومتر( منطبق گشته است. در طــول مــوج هــای کمــتر از 700 تا 400

کیلومــتری زمین اســت، از30 تا 20 که الیه باریکی در ارتفاع 2نانومتر، اوزون 300 جلوگـیری می کنـد. همچـنین امـواج کمـتر از 3عبور تابش های فـرابنفش

Nنانومتر توسط جذب می شــوند. بنـابر این تقریبــا تمـامی تـابش هـایO2 و 2ــطح زمین300کوچک تر از نانومتر توسط جو جذب شده و راهی به سوی س

نمی یابند.ــو در محدوده طول موج مرئی، نور توسط مولکول های و غبار موجود در ج پراکنده شده و در اصطالح تابش رقیق می گردد. جذب و پراکندگی، توامــاً، را

گوینــد. خــاموش ســازی می بایســت در جریــان4"خاموش سازی" یا "انهدام"اندازه گیری میزان درخشانی لحاظ گردد.

1 Astrophysics2 Ozone

3 Ultra-Violet (UV)4 Extinction

8



موفـق بـه توضـیح رنـگ آبی آسـمان شـد. وی1در قـرن نـوزدهم، لـرد ریلی توضیح داد که پراکندگی ناشی از مولکول هــا بــا معکــوس تــوان چهــارم طــول موج متناسب است. لذا نور آبی بیشتر از نور قرمز پراکنده می شود. بنابراین نــور آبی در سراســر آســمان مشــاهده می گــردد، همــان نــور پراکنــده شــده

خورشید است.ــوند. در ستاره شناسی، می بایست اجسام بصورت کامالَ واضح مشاهده ش این مسئله بسیار اهمیت دارد که تا حد امکان آسمان سیاه تر دیده شود و جو می بایست تا حد امکان شفاف باشد. به همین خاطر است که رصد خانه های

بزرگ را بر فراز کوه ها و دور از شهرها بنا می کنند. ابزار مشاهده آسمان از داخل جو زمین تلسکوپ ها هستند که خود به انواع

[2]گوناگونی تقسیم بندی می شوند.

2رادیو تلسکوپ- 1-2-1

ــایی از نجوم رادیویی شاخه ای نوین در ستاره شناسی است که فرکانس ه میلی مـتر( را1 گیگــاهرتز )300 مـتر( تـا تقریبـا 100محدوده چند مگــاهرتز )

شامل می شود. در اوایل قرن بیستم تالش هایی در زمینه مشــاهده امــواج رادیــویی ســاطع شده از خورشید صــورت پــذیرفت کــه این تالش هــا بــه دالیلی از جملــه پــایین

در3بودن کیفیت حسگر آنتن سامانه های گیرنده و غیر شــفاف بــودن یونســفر فرکــانس هــای پــایین ناکـام ماندنــد. اولین مشــاهدات امــواج رادیــویی کیهـانی

اتفـاق افتـاد. وی1932 در سـال 4توسط مهندس امریکایی کارل.جی.یانسکی در حالی که مشغول مطالعه اختالالت رادیویی طوفــان آذرخشــی در فرکــانس

متر( بود، یک گسیل رادیــویی را کــه از مبــدأ نــامعلومی14.6 مگاهرتز )20.5 ساطع می شد کشف کرد. به هر صورت او یافت که مبدأ امواج گســیل شــده

مرکز کهکشان ها می باشد.

1 Lord Rayleigh2 Radio telescope

3 Ionsphere4 Karl Guthe Jansky

9



تولد حقیقی نجوم رادیویی به اواخر دهه سی قرن بیســتم بــاز میگــردد، کــه مــتری دســت9.5 مشاهدات سیســتماتیکی را بــا آنتن ســهمی وار 1گروت ربر

ساز خود انجــام داد. بعــد از آن نجــوم رادیــویی بــه ســرعت پیشــرفت کــرده و دانش ما درباره جهان اصالح گردید. رادیو تلسکوپ تـابش را در یـک روزنـه یـا آنتن جمع کرده و آن را به صورت یک سیگنال رادیویی توسط گیرنده که به آنــابی رادیو متر می گویند تبدیل می کند. سیگنال دریافت شده ابتدا تقویت، ردی و کامل می شود و سپس خروجی آن روی دستگاه های ذخیره کننــده ثبت می گردد. سیگنال هــای ورودی بسـیار ضــعیف هسـتند و این مسـئله بــاعث اختاللــد بسیار در فرایند ردیابی امواج می گردد. برای حل این مشکل میبایست تا ح امکان امواج مختل کننده را حذف نموده و شــرایط محیطی را مناســب نمـود.

ــویزونی و2همچنین تداخل الکترومغناطیسی ناشی از فرستنده های راداری، تل رادیویی روی دریافت و ردیابی پرتــو هــای رادیــویی کیهــانی بســیار تــاثیر گــذارــاً در میــان دّره هــا و حفــاظ ــابراین رصــدخانه هــای رادیــویی را غالب اســت. بن الکترومغناطیسی بنا می کننــد، درســت ماننــد رصــدخانه هـای نـوری کــه جهت

[3]جلوگیری از اختالل بر فراز قلّه ها بنا میشوند.

بیشــترین دانش مــا در مــورد ســاختار کهکشــان راه شــیری از مشــاهدات ســانتی مــتری هیــدروژن خنــثی و اخــیراً از21رادیویی مربوط به طــول مــوج

میلی متری مولکول کربن مونو اکسید ناشی می شــود. نجــوم2.6طول موج رادیویی در بسیاری از کشفیات نجــومی نقش داشــته اســت. بــه عنــوان مثــال

از یافتــه هــای مشــاهدات رادیــویی هســتند. اهمیت این4 و کوازارها3پالســارها زمینه از نجوم در آن حد است که تا کنون دو جـایزه نوبـل فیزیــک سـال هــای

[4]اخیر به ستاره شناسان رادیویی اختصاص یافته است.

کیهان شناسی- 1-3

1 Grote Reber2 Electromagnetic Interference

3 Pulsar4 Quasar

10



مطالعه بزرگترین مقیاس ســاختارهای جهــان اســت کــه بــه1کیهان شناسی آن می پــردازد.4 و سرنوشت3، تحــول2پرسش هــای اساســی پــیرامون آرایش

این مسئله در طول تاریخ انسان، بیشتر شاخه ای از متافیزیک و مــذهب بــوده است، اّما بــه صــورت علم از اصــول کــوپرنیکی کــه تبعیّت اجســام فضــایی از قوانین فیزیکی را بیان می کند و همچنین مکانیک نیوتنی که اجــازه داد قــوانین

[5.]فیزیکی را درک کنیم، نشأت گرفته است این علم، همانطور که امروز شناخته شده است، با توسعه معادالت نســبیت

آغــاز گردیــد و توســط اکتشــافات بعــدی در دهــه1915عام انیشــتن در ســال ادامه یافت. ادوین هابل کشف نمود کــه خــارج از کهکشــان مــا، جهــان1920

5شامل تعداد بسیار عظیمی از کهکشان هاست و سپس کارهای وستو اسلیفرــر ــا تفک نشان داد که جهان در حال انبساط است. این پیشرفت ها سبب شد ت در مورد اصل و بنیان جهان میســر گــردد و از دل این تفکــرات نظریــه انفجــار

[6] بنیان نهاده شد.7 توسط جرج المر6بزرگ

، نظــیر1990پیشرفت های مهیّج در کیهــان شناســی مشــاهده ای از ســال CMB8ابرونواختر و کهکشان نشان داده است که9 و مطالعات انتقال به سرخ

و انرژی10مدل استاندارد کیهان شناسی نیازمند مقادیر بسیاری از ماده تاریک است که طبیعت آنها بدرستی کشف نشده است.11تاریک

کیهان شناسی نوین بر پایه دو اصل بنیــان نهــاده شــده اســت. اول، فعــل و است، و دوم، اصـل کیهـان12انفعال عمده و مسلط در مقیاس کیهانی گرانش

شناسی یک تقریب مناسب از جهان است. اصل کیهان شناسی بیان میکند کــه اســت.14 و همســانگرد13جهــان، در مقیــاس بــزرگ صــاف و یکدســت، همگن

"همگنی" بــه معنــای ذاتی کلمــه، این مفهــوم را می رســاند کــه در یــک زمــان1 Cosmology

2 Formation3 Evolution

4 Ultimate fate5 Vesto Slipher

6 Big-Bang7 Georges Lemaitre

8 Cosmic Microwave Background9 Redshift

10 Dark matter11 Dark energy

12 Gravity13 Homogeneous

14 Isotropic

11



مشخص، جهان در تمام نقــاط و مــوقعیت هــا یــک جــور بــه نظــر می رســد. و "همسانگردی" بــه این معناســت کــه بــرای هــر مشــاهده گــر در هــر جهت کــه

مشاهده کند، جهان یک جور بنظر می رسد. تاریخ جهان هستی مهمترین مسئله ای است کــه کیهــان شناســی بــدان می پردازد. تاریخ جهان بــه قســمت هــای مختلفی تحت عنــوان دوران تقســیم می شود، که هر دوران با توجه به نیروهای غالب و کنش های مربوط بــه آن دوره

شناخته می شود.

12



میلیــارد ســال پیش آغــاز13.8مشاهدات نشان داده است که جهان هستی شد. از آن زمان تا کنون، جهان طی تحول خــود ســه فــاز مختلــف را گذرانــدهــه از است. اولین فاز که به دوران بسیار بسیار دور، آنجا که تنها کسری از ثانی آغاز جهان می گذرد مربوط می شود. در این دوران آنچنان انرژی داشــتند کــه

حتی در شتابدهنده های عظیم و پرقدرت امروز نیز رســیدن بــه آن حــد ممکن نیست. فاز دوم مربوط به زمانی است که تحول جهان به موقعیــتی می رســد

باال گفتــه می شــود. در این دوران اولین پروتــون هــا ،1که به آن فیزیک انرژی الکترون ها و نوترون ها بوجود آمدند. با شــکل گــیری هیــدروژن خنــثی، تــابش

( گسیل شد و در آخر، سومین فاز مربوط به شکل گــیریCMBزمینه کیهانی ) اولین ستاره ها، کوازارها و کهکشان ها است. اّما بعــد، بــا اینکــه آینــده جهــان

می گوید که جهان برای همیشــه بــه انبســاطLCDM2بدرستی شناخته نشده، ادامه خواهد داد.

- تاریخ جهان1-1شکل

1 High-energy physics2 Lambda Cold Dark Matter

13



نــام دارد. معــادالتLCDMمدل استاندارد کیهــان شناســی در حــال حاضــر حرکتی کــه جهــان را تعریــف می کننــد توســط نســبیت عــام بدســت می آینــد، حاصل کار جهانی است که دائماً در حال انبساط اســت و بخــاطر این انبســاط تابش و ماده همواره در حال سرد شدن هستند. در ابتــدا این انبســاط توســط نیروی غالب گــرانش کنــد می شــود، اّمــا بــا افــزایش فاصــله هــا ثــابت کیهــان

[7] شناسی غالب شده و انبساط جهان شتاب مثبت می گیرد. یکی از بحث های مهم که درکیهــان شناســی بــدان پرداختــه می شــود، فهم آرایش و تحول قدیمی ترین و بزرگترین ساختارها از جمله کوازارها، کهکشــان ها، خوشه ها و ابرخوشه ها اســت. کیهــان شناســان از مــدل سلســله مراتــبی

اجسام کیهــانی اســتفاده می کننــد. در این مــدل از پــایین1برای کشف آرایش ترین سطح، از اجسام کوچکتر آغاز و به اجسام بسیار بــزرگ نظــیر ابرخوشــه ها ختم می شود. دانشمندان با استفاده از این روش در پی کشف سیر تحــولــع مــاده در در آرایش کیهان هستند. همچنین عالوه بر سیر تحــول آرایش، توزی دوردست ترین نقاط جهان که به دانش ما درباره اوایــل جهــان کمــک شــایانی

می کند یکی از زمینه های مطالعه است. ، طیفی است که به کیهان شناسان اجازه می دهد مــیزان2جنگل لیمان آلفا

را در دورترین دوران جهان، با اندازه گــیری جــذب نــور3هیدروژن خنثای اتمی کوازارها توسط گازها اندازه بگیرند. مشاهدات طیف جذبی جنگل لیمــان آلفــا منتقل به سرخ کوازارها، کاوش بسیار حساسی از توزیع مواد گازی در جهــان فــراهم می آورد. جنگــل لیمــان آلفــا، یــک پدیــده جــذبی در طیــف زمینــه کوازارهاست که در محدوده فــرابنفش و مــرئی، از جهــان نزدیــک تــا بــاالترین

[8]انتقال به سرخ ها قابل مشاهده است. در این رساله طیف جذبی جنگل لیمان آلفا بصورت فنّی بررسی شــده و در رابطه با ابعــاد وجــودی، منشــأ، پارامترهــای وابســته و بســتگی آن بــه پــارامتر انتقال به سرخ بحث خواهد شد. همچنین در فصل انتهایی، محاســبات مربــوط

گیری نظری و مشاهده عملی نرخ انبساط جهان و نقش جنگل لیمانبه اندازهآلفا در تحقق این امر مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

1 Hierarchical structure formation2 Lyman Alpha Forest

3 Neutral Atomic Hydrogen

14



فصل دوم معرفی کوازارها و طیف حاصل ازمشاهده آن ها

15



معرفی کوازارها و طیف حاصل از مشاهده آن ها- 2فصل

کوازارها- 2-1

کوازارها پرانرژی تــرین اعضــاء از دســته اجســامی هســتند کــه هســته هــای ( نامیــده می شــوند. کوازارهــا بســیار درخشــانAGN )1کهکشان های ســنگین

شــناخته می2بوده و در ابتدا به عنوان دورترین منابع انــرژی الکترومغناطیسی شده اند. این اجسام تابش بسیار پهناوری از خــط هــای گســیلی داشــته و می

داشــته باشــند کــه3 برابر درخشانی بیشتری نسبت به راه شیری100توانند تا ــورت400 تا 200خود مجموعه ای از میلیارد ستاره است. این درخشانی بص

ــا حــداکثر شــدت در4 تا فروسرخXطیف الکترومعناطیس، از محدوده تابش ب گسیل می شــود. بعضــی کوازارهــا نــیز منــابع پرقــدرتی از5محدوده فرابنفش

و گسیل رادیویی هستند. 6تابش گاما هــای فــوق ســنگین در7باور عمده بر اینست که کوازارها از اتّحاد سیاهچاله

این کهکشــان هــا را در اصــطالح[9] هسته کهکشان های دور تشکیل یافته اند. کهکشـان نزدیـک کـه40 گویند. بر اساس یک پـژوهش از 8کهکشان های فعال

ی9 توسط تلسکوپ فضایی هابل صورت پذیرفت، انتقال های داپلر90در دهه ستارگان نزدیک هسته این کهکشــان هــا کــه بــه دور اجــرام بســیار عظیمی بــا

بسیار زیاد می گردند، نشان داد که احتمــال وجــود ســیاهچاله10شیب گرانشی1 Active Galactic Nuclei

2 Electromagnetic Energy3 Milky-way

4 Infra-red5 Ultra-violet6 Gamma-ray

7 Black-hole8 Active Galaxies

9 Doppler10 Gravity Gradient

16



ها در این نواحی بسیار زیاد است. از آنجایی کــه نــور نمی توانــد از ســیاهچاله این بــروز می نمایــد.1فرار کند، انرژی گریزان در واقع خــارج از افــق رویــداد

و اصـطکاک مـواد ورودی تشـکیل می2تابش انرژی توسط فشارهای گرانشی یابند. بــر اســاس مشــاهدات و پــژوهش هــای صــورت گرفتــه، جــرم کوازارهــا

برابر جــرم اجــرام خورشــیدی انــدازه گــیری109 تا 106بصورت متوسط بین [10]شده است.

1 Event horizon2 Gravitational pressure

17



فهرست منابع

[1] Dreyer, J.L.E. , A History of Astronomy from Thales to Kepler , Dover Publications Inc. 1953.

[2] Karttunen, H. et al. Fundamental Astronomy. Springer (2007).[3] Kruger, Albrecht. - Astronomy and Radio Physics . Geophysics and

Astrophysics Monographs. Boston: D.Reidel Pub. Co.[4] Muhleman, D. O. Microwave Probing of the Invisible, gps.caltech.edu.[5] Ellis, G. F. Issues in the Philosophy of Cosmology. arXiv: astro-

ph0/0602280v2 (2006). [6] Hart, R. , Brendzen, R. Complete Dictionary of Scientific Biography ,

http://www.encyclopedia.com/topic/Vesto_Melvin_Slipher.aspx (2008) [7] Yoo, J. et al. Theoretical Models of Dark Energy. arXiv:1212.4726v1.

(2012).[8] Angelo, J. A. Encyclopedia of Space and Astronomy (2006).[9] Irion, R. A Quasar in Every Galaxy. Sky and Telescope (2014).[10] Thomsen, D. E. End of the World: You Won't Feel a Thing. Science News

(Society for Science & the Public) 131 (25): 391. (1987).[11] Varshalovich, D.A., Ivanchik, A.V., Balashev, S.A. , Quasar

Spectroscopy and Cosmology. Journal of Physics: Conference Series 397 (2012) 012051.

[12] Pettini, M. Lecture 9 - THE INTERGALACTIC MEDIUM. Physical Cosmology, (2010).

[13] Cohn, J. Lyman alpha systems and cosmology: http://stron.berkeley.edu/%7Ejcohn/lya.html .

[14] Weinberg, D. H. , Astrophysics/9708213. (1997).[15] Pettini, M. Lecture 10 - ABSORPTION LINE FORMATION AND THE

CURVE OF GROWTH. Physical Cosmology. (2010).[16] Bagla, J. S. Hubble, Hubble’s law and the expanding universe. Harish-

Chandra Research Institute (2013).[17] Hubble, E. P. Astrophcal Journal, 64, 321. (1926).[18] Slipher, V. M. The Observatory, 40, 304. (1917).[19] Hubble, E. et al. Astrophysical Journal, 82, 302. (1935). [20] Mould, J. R. Astropysical. Journal, 529, 786. (2000).[21] Weinberg, S. Gravitation and Cosmology. New York: Wiley (1972).[22] Zeilik, M. et al. Introductory Astronomy and Astrophysics. Saunders

18



College Publishing (1992). [23] Harrison, E. The redshift-distance and velocity-distance laws.

Astrophysics Journal, 403, 28-31. (1993).[24] Harrison, E. Interpretation of extragalactic redshifts. Astrophysical

Journal. 232, 18-19. (1979).[25] Riess, A. Astrophysical. Journal. 607 665. (2004). [26] Astier, P. Astrophysical Journal, 447, 31. (2006).[27] Killedar, M. et al. Lyα absorbers in motion: consequences of

gravitational lensing for the cosmological redshift drift experiment. arXiv:0910.4580v1 (2009).

[28] Sandage, A. Astrophysical Journal, 136, 319. (1962).[29] Loeb, A. Astrophysical Journal, 499, 111. (1998).[30] Uzan, p. et al. Time drift of cosmological redshifts and its variance.

arXiv:0711.1950v2 (2007).[31] Pasquini, L. The Messenger, 122, 10. (2005).[32] Liske, J. et al. arXiv:0802.1926. (2008).[33] Jain, D. et al. Phys.Lett.B692:219-225. (2010).[34] Birkinshaw, M. et al. Nature, 302, 315. (1983).[35] Rauch, M. ARA&A, 36, 267. (1998).[36] Bartelmann, M. and Loeb, A. Astrophysical Journal, 457, 529. (1996).[37] Uzan, J. Phys.Rev.D77:021301. (2008).[38] Liske, L. Mon.Not.Roy.Astron.Soc.386:1192-1218. (2008).[39] Perlmutter, S. Astrophys. J. 517, 565. (1999).[40] Riess, A. Astron. J. 117, 707. (1999).[41] Dobado, A. et al. An introduction to the dark energy problem.

Departamento de F´ısica Te´orica, Universidad Complutense de Madrid; arXiv:0802.1873v1. (2008).

[42] Ryder, Lewis. Introduction to General Relativity, Cambridge University Press, p344.

[43] Dalarsson, M. , Dalarsson, N. , Tensor Calculus, Reletivity, and Cosmology. Elsevier Academic Press, p188.

[44] Caldwell, R. et al. Cosmological imprint of an energy component with general equation of state. Phys. Rev. Lett. 80, 1582-1585. (1998).

[45] Steinhardt, P. J. A quintessential introduction to dark energy. The Royal society, 10.1098/rsta.2003.1288. (2003).

[46] Kujat, J. et al. Phantom Dark Energy Models with Negative Kinetic Term. arXiv:astro-ph/0606735v3. (2006).

[47] Yoo, J. Int. J. Mod. Phys. D 21, 1230002. (2012).[48] Caldwell, R. Phys. Lett. B 545, 23. (2002).[49] Cai, Y. Volume 493, Issue 1, 1-60. (2010).

19



[50] Nojiri. S., Saridakis E. N., Astrophysics and Space Science, Volume 347, Issue 1 , pp 221-226, (2013).

[51] Farajollahi, H. et al. Astrophys.Space Sci. 341 663-667, (2012).[52] Farajollahi, H. & Salehi A., JCAP 07 036, (2011).[53] Maben, A. F. CHI-SQUARE TEST. Adapted from "Statistics for the

Social Sciences" by Vicki Sharp. (2011).[54] Cochran, W.G., Ann. Math. Stat., 23, 315. (1952).[55] Jain, D. et al. Phys.Lett.B692:219-225. (2010).[56] Farajollahi, H. & Tayebi, F., Astrophys Space Sci 346:253–260, (2013).

20



Guilan UniversityFaculty of Science

M.S. ThesisTheoretical Physics

Binds of Red-Shift Drift Examination on Dark Energy Models

ByAhmadReza Mirzaei

Supervised byH. Farajollahi

Advised byF. Tayebi

January 2015


قالب جامع پایان نامه های دانشگاه شیراز - earmin.com · web...

Documents