结构形成是宇宙学研究的一个重要的方面。微波背景辐射、星系及星系团等的空间分布等各种观测为了解宇宙结构提供了丰富的信息。随着数值模拟的发展,人们可以对于星系、星系团等尺度的结构本身内部物质的分布作出透彻的理论研究。与观测相结合,于是可以从另一角度来检验理论模型,从而促进我们对于宇宙的了解。在这一方面,星系团尺度的结构成为理想的研究对象。在动力学平衡的假设下,星系团暗物质的分布决定了其中气体的分布。高温星系团内气体处于完全电离状态,于是与X-ray其Sunyaev-Zeldovich效应直接相关的电子分布与气体的分布密切联系着,因此它们受到暗物质分布的影响。在此项目中,我们将研究如何从星系团X-ray及Sunyaev-Zeldovich效应中提取暗物质分布的信息,特别着重于其非球对称性的研究。
星系团在宇宙大尺度结构中占有特殊的位置,其形成与演化对于宇宙学非常敏感,从而成为宇宙学研究的重要探针之一。此项目研究目的在于分析星系团复杂的物质分布所带来的宇宙学影响,从而探讨利用宇宙学观测限制星系团形成的可能性。另一方面我们强调利用星系团进行宇宙学研究所存在的问题,这对于精确宇宙学分析(precision cosmology)至关重要。在项目执行过程中,除原计划对于星系团X-ray和SZ效应的分析,我们同时展开了引力透镜和动力学的研究。具体研究包括从星系团三轴分布模型出发,分析了其x-ray和SZ效应的特征,并给出了相应的可与观测直接相比较的轴比的统计分布;详细研究了星系团的三轴物质分布和其中气体的状态方程对测量Hubble常数的影响;利用数值模拟数据,仔细研究了星系团物质分布对其弱引力透镜效应的影响;构造了三轴星系团的自恰动力学模型,并在此基础上分析了其速度场特征与三轴性的关系;研究了背景星系形状的自相关对弱引力透镜星系团巡天的影响。此外,与其他项目相结合,我们展开了暗能量的研究。