University of Helsinki, Helsinki 2006
Formation of structure in dark energy cosmologies
Tomi Koivisto
Doctoral dissertation, November 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physical Sciences, Theoretical physics and University of Oslo, Department of Physics.
Universumin laajenemisen kiihtyminen on näytetty toteen, mutta sitä ei ole selitetty. Täsmälliset kosmologiset kokeet ovat vahvistaneet, että elämme alkuräjähdysteorian mukaisessa maailmankaikkeudessa, missä aikaisen inflaation häiriöt ovat kehittyneet galakseiksi ja muuksi rakenteeksi materiassa, josta suurin osa on pimeää ainetta. Nykyisten havaintojen perusteella tapahtumain kulkuun on luettava myöhäisempikin inflaatio, ja tuntemattomiin tekijöihin on lisättävä sen aiheuttaja, pimeä energia. Yksinkertaisin selitys olisi kosmologinen vakio, mutta silloin tämän vakion tulisi olla tavattomasti pienempi kuin fysiikan perusteorioiden arvellaan ennustavan. Pimeää energiaa usein kuvataan skalaarikentällä tai muulla aineella, jonka energiatiheys muuttuu hitaasti muttei alati pysyttele vakiona. Vaihtoehtoisesti voidaan universumin kiihtyminen mallintaa muuntamalla painovoimalakeja kosmologissa mittakaavoissa.
Tässä väitöskirjassa tarkastellaan erilaisia pimeän energian malleja, erityisesti silmälläpitäen niiden havaittavia seuraamuksia. Häiriöteoreettisten laskelmien merkitystä tähdennetään. Laajennetaan pimeän energian malleja huomioiden mahdollinen fluidin anisotrooppisuus. Tutkitaan, miten pimeän energian mahdollisia ominaisuuksia voidaan rajoittaa vertaamalla teoreettisia ennusteita kosmisen taustasäteilyn ja materiajakauman suuren skaalan rakenteen mittauksiin. Näin voidaan osoittaa, että useat pimeän aineen ja pimeän energian vuorovaikutuksiin perustuvat mallit eivät johda havaitunkaltaiseen rakenteeseen. Väitöskirjassa tarkastellaan myös yleisen suhteellisuusteorian laajennuksia, soveltaen eri variaatiomenetelmiä. Teoreettisista syistä eniten huomiota kiinnitetään kenttäyhtälöiden kertaluvun säilyttäviin laajennuksiin. Niiden todetaan joissain tapauksissa olevan mielenkiintoisia pimeän energian ongelman kannalta.
Väitöskirja koostuu seitsemästä tutkimusartikkelista ja niiden aihepiiriin johdattelevasta yleiskatsauksesta.
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
© University of Helsinki 2006
Last updated 16.10.2006