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博士论文—宇宙微波背景大尺度各向异性和星系团热SZ/X射线标度关系
其他题名Large scale anisotropy on cosmic microwave background and thermal SZ/X-ray scaling relations of galaxy clusters
朱玥
学位类型博士
导师李惕碚
2017
学位授予单位中国科学院高能物理研究所
学位授予地点中国科学院大学
学位名称理学博士
学位专业粒子物理与原子核物理
关键词Cmb大尺度结构 Wmap 热sz效应 X射线ccd 量子效率
摘要

宇宙微波背景(CMB)大尺度各向异性来源于宇宙早期密度扰动,是研究宇宙早期物理及演化规律的重要途径。威尔金森宇宙微波各向异性探测器(WMAP)是首颗高精度观测CMB各向异性的卫星,标志着我们进入精确宇宙学时代。虽然WMAP的大部分结果与标准宇宙学模型圀暴涨CDM模型符合得很好,但在大尺度上,WMAP的结果与标准模型严重不符,称为CMB大尺度异常。在探讨CMB大尺度异常之前,首先需要确认这一异常是否为宇宙学信号,还是由系统误差引起。Liu和Li(2009)发现WMAP温度图存在141圎环相关,针对这一可能与WMAP差分观测相关的系统误差,我们利用组内自研的WMAP数据处理系统,生成了模拟温度图,从原始数据出发,模拟了WMAP从观测到生成温度图的过程,发现前景和点源,通过正负天线增益不对称传递到温度图上的信号,不足以形成显著的系统误差,但偶极矩作为热源的一种,每1%不确定性会为温度图引入约1µK的伪四极矩。

Planck为直接成像的CMB卫星,具有更高的精度,其大尺度结果与WMAP一致,证实了CMB的大尺度异常。针对大尺度取向异常,我们通过模拟计算,构造了太阳系和银河系暗物质晕的分布和运动模型,基本重现了Planck观测的CMB大尺度结构形状的主要特征,其中太阳系的暗物质晕为CMB大尺度结构的主要贡献者,这可以比较自然地解释CMB大尺度结构与太阳系的成协。CMB小尺度的温度涨落在天体物理研究中也有着广泛的应用。描述星系团热SZ效应的积分康普顿因子YS Z是较好的星系团质量替代量。比起X射线观测,热SZ效应与红移无关,有利于探测高红移星系团。我们分析了Planck和XMM-Newton的数据,建立了包含70个星系团的样本,研究了星系团YSZ;Planck和YSZ;XMM的标度关系,发现两者符合得很好。并通过两种冷核判据,和不同算法得到YSZ;Planck,发现冷核星系团的YSZ;Planck-圀YSZ;XMM标度关系倾向小于1,而非冷核星系团的倾向大于1。在此标度关系中,冷核星系团的内禀弥散显著小于非冷核星系团。

X射线探测中常用的探测器是电荷耦合器件(CCD)。本文最后标定了硬X射线调制望远镜低能探测器CCD236的量子效率。量子效率影响绝对流量值和能谱拟合,需要对其进行标定。我们利用Fe-55放射源,以硅漂移探测器(SDD)为标准探测器, 标定了CCD236在5.9和6.5keV能量点的量子效率。在工作温度为-95°C到-30°C的范围内,未发现量子效率随温度变化。通过调节驱动电压和基底电压,我们发现CCD236工作在深耗尽状态,耗尽层厚度基本不变,已达外延层边界,约为43µm。

学科领域粒子物理与原子核物理
页数101
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/264701
专题硬X射线调制望远镜卫星_HXMT学位论文
粒子天体物理中心_学位论文和出站报告
推荐引用方式
GB/T 7714
朱玥. 博士论文—宇宙微波背景大尺度各向异性和星系团热SZ/X射线标度关系[D]. 中国科学院大学. 中国科学院高能物理研究所,2017.
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