احمد مهرابی

این رساله به بررسی مدل‌های کیهانی و استفاده از روش‌های پیشرفته برای مطالعه‌ی انرژی تاریک و ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی پرداخته است. در فصل اول، مقدمه‌ای بر نسبیت عام و مدل کیهانی ΛCDM ارائه شده و نقش این مدل در توصیف جهان به‌ویژه در مقیاس‌های بزرگ مورد بحث قرار گرفته است. در فصل دوم، مدل‌های مختلف انرژی تاریک که برای توضیح شتاب انبساط جهان پیشنهاد شده‌اند، بررسی شده‌اند. این مدل‌ها شامل تغییراتی در بخش‌های گرانشی و محتوای ماده و انرژی جهان هستند و تلاش دارند که مشاهدات کیهانی را بهتر تفسیر کنند. در فصل سوم، روش‌های مستقل از مدل برای تحلیل داده‌های کیهانی، شامل یادگیری ماشین و روش‌های بیزی معرفی شده‌اند. تمرکز این فصل بر روی دو تکنیک پیشرفته‌ی یادگیری ماشین، یعنی شبکه‌های عصبی و فرآیندهای گاوسی است در این بخش، روش‌های یادگیری ماشین به‌عنوان ابزارهایی برای تحلیل داده‌های کیهانی بدون نیاز به انتخاب مدل خاص مورد استفاده قرار گرفته‌اند که می‌تواند به بینش‌های جدیدی در مطالعه ساختارهای کیهانی منجر شود.در بخش دیگر به پارامتر نرخ رشد ساختارهای کیهانی، معروف به ، می‌پردازیم. این پارامتر در واقع نمایانگر نرخ رشد ساختارهای بزرگ کیهانی است و تحلیل آن از دیدگاه نظری انجام شده است. فصل چهارم به استفاده از شبکه‌های عصبی و فرآیندهای گاوسی برای بازسازی تابع فاصله‌ی درخشندگی و پارامتر هابل با استفاده از داده‌های جدید ابرنواختراختصاص دارد. در این فصل، شبکه‌های عصبی به‌صورت یک مجموعه‌ای از شبکه‌ها با تعداد لایه‌ها و نورون‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند تا تابع فاصله درخشندگی به‌عنوان تابعی از انتقال به سرخ بازسازی شود. سپس، از این بازسازی‌ها برای محاسبه‌ی پارامتر هابل و مطالعه‌ی نرخ انبساط جهان استفاده شده است. روش فرآیند گاوسی نیز برای تحلیل غیرپارامتری این داده‌ها به کار گرفته شده و با مدل ΛCDM مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که هر دو روش شبکه عصبی و فرآیند گاوسی قادر به ارائه بازسازی‌های دقیق هستند و حتی در انتقال به سرخ‌های بالاتر تفاوت‌هایی با مدل ΛCDM دیده می‌شود. در نهایت، این رساله نشان می‌دهد که روش‌های یادگیری ماشین و تحلیل غیرپارامتری می‌توانند به عنوان ابزارهای موثری در کیهان‌شناسی برای فهم بهتر ساختار و انبساط کیهانی و انرژی تاریک به کار گرفته شوند و داده‌های کیهانی را بدون وابستگی به مدل خاصی تحلیل کنند.

در سال های اخیر شواهدی مانند ابر نو اختر های نوع ۱ امواج زمینه کیهانی نوسانات آکوستیکس و ساختار های بزرگ مقیاس نشان می دهند که کیهان با شتاب تند شونده در حال انبساط می باشد. گروهی از کیهان شناسان شتاب کیهان را به وجود ماده ای با چگالی انرژی منفی نسبت می دهند که به آن انرژی تاریک گفته می شود.یافتن ماهیت انرژی تاریک یکی از اساسی ترین مو ضوعاتی است که امروزه کیهان شناسان با آن روبه رو هستند و موضوع چندین رصد فعلی و اتی است.

یکی از چالش برانگیز ترین موضوعات روز کیهان شناسی مطالعه و بررسی انرژی تاریک است. در نتیجه مطالعات روی اندازه گیری فواصل ابر نو اختر ها در سال 1998 دانشمندان کشف کردند که بر خلاف انتظارشان کیهان با شتاب تند شونده در حال انبساط است. عامل این انبساط تند شونده انرژی تاریک است. نظر های مختلفی برای توصیف انرژی تاریک وجود دارد

آهنگ انبساط کیهان با زمان تغییر می کند. کیهان ماده غالب ابتدایی با توجه به جاذبه گرانشی متقابل همه مواد در آن، دارای فاز کندشونده بوده است. در زمان اخیر، مشاهداتی همچون ابرنواخترهای نوع ‎ ‎، تابش ریزموج کیهانی، نوسانات آکوستیکی باریون ها و پارامتر هابل تصویر جدیدی از کیهان به ما ارائه می دهد. طبق این مشاهدات کیهان تخت و دارای فاز انبساطیِ تندشونده می باشد ، در حالی که باتوجه به غالب بودن نیروی جاذبه گرانش در ابعاد بزرگ مقیاس انبساطی کندشونده انتظار می رفت. از اواخر قرن گذشته تا به امروز تلاش های زیادی برای توجیه این فاز انبساط تندشونده حاکم بر کیهان صورت گرفته است. با توجه به معادلات میدان اینشتین که به نوعی دینامیک کیهان را نمایش می دهد، به دو شکل می توان شتاب مثبت را بدست آورد. در حالت نخستین با اصلاح سمت چپ معادله مذکور یا به عبارتی هندسه فضازمان که به مدل های گرانش اصلاح شده معروفند و در حالت دوم با کامل کردن تانسور انرژی- تکانه در سمت راست معادله توسط مولفه ای به نام انرژی تاریک. ما در این رساله با رویکرد دوم یعنی با پذیرفتن وجود انرژی تاریک با پارامتر معادله حالت ‎ به بررسی این انبساط تندشونده پرداخته ایم. یکی از اولین کاندیداهای آن ثابت کیهان شناسی اینشتین ‎ ‎ با ‎ ‎ می باشد که همراه با در نظر گرفتن ماده تاریک سرد منجر به مدل استاندارد ‎ گردید که به خوبی با مشاهدات سازگاری دارد. علی رغم موفقیت های مدل استاندارد در توجیه مشاهدات کیهانی ، این مدل دارای مشکلات مفهومی مانند تنظیم ظریف و انطباق کیهانی می باشد، از این رو مدل های جایگزین متعددی برای انرژی تاریک معرفی شده است. در این رساله ما قصد داریم مدل های پارامتریک مانند ‎ ‎ و ‎ ‎ که با کمک ابزارهای ریاضی مانند بسط نیوتنی معادله حالت جدیدی برای انرژی تاریک معرفی کرده اند و مدل هایی مانند انرژی تاریک هولوگرافیک و ایج گرافیک که از نظریه فیزیک انرژی های بالا نشات می گیرد و مدل متحدکننده سیال تاریک که مدعی است دو مولفه ی مجهول کیهان یعنی ماده تاریک و انرژی تاریک در واقع شکل های مختلفی از یک سیال تاریک می باشد را مورد مطالعه قرار دهیم. در مدل اخیر برای اولین بار معادله حالت پارامتری برای سیال تاریک معرفی کرده ایم. با استفاده از داده های رصدی شامل ‎‎ ، ‎‎‎ ‎‎ ، ‎‎‎ ‎‎‎ ، ‎‎ و ‎‎‎‎ ‎ قابلیت مدل های مذکور را در مقای

در این پایان نامه به بررسی رد اختلالات ماده در کیهان انرژی تاریک خوشه ای می پردازیم

در این پایان نامه اثر انرژی تاریک هولوگرافیک و گوست روی تشکیل ساختار های کیهانی به روش رمبش کروی بررسی شده است. در کیهان شناسی .....