طبق رصدها و مطالعات انجام شده تنها 4 درصد از عالم هستی برای ما قابل رویت است و مابقی آن ناشناخته مانده که به ماده تاریک و انرژی تاریک تقسیم می شود که سهم هر کدام به ترتیب 22 درصد و 74 درصد است. ماده تاریک خود شامل مواد باریونی و غیرباریونی است. از جمله مواد باریونی تاریک می توان به کوتوله های سفید و قرمز، ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها اشاره کرد. اگر چه سهم عمده ماده تاریک را مواد غیر باریونی تشکیل می دهند ولی نمی توان از سهم مواد باریونی صرفنظر کرد. سهم این مواد کمتر از 10 درصد از کل ماده تاریک است. ما نتایج شبیه سازی-های گروه macho را در مورد پدیده ریزعدسی گرانشی بررسی کردیم و آنچه مشخص شد این است که سهم عمده ماده تاریک باریونی مربوط به کوتوله های سفید و کوتوله های قرمز است. در این میان بارزترین سهم مربوط به کوتوله های سفید است که نزدیک به 3 درصد در چگالی ماده تاریک سهم دارند. کوتوله های قرمز نیز در حدود 2 درصد در این چگالی سهم دارند. ولی آنچه برای کیهان شناسان مهم تر به نظر می رسد توجیه مابقی ماده تاریک است. از مهم ترین کاندیداهای مواد غیرباریونی تاریک، ویمپ ها (ذرات سنگین با برهم کنش ضعیف) هستند که به همان اندازه ماده تاریک ناشناخته اند. این ذرات با نیروهای قوی هسته ای و الکترومغناطیس برهم کنش ندارند و بنابراین آشکارسازی آنها بسیار مشکل است. در حال حاضر گروههای زیادی در حال رصد این ذرات هستند. این ذرات می توانند سهم عمده ای از ماده تاریک را توجیه کنند. در این میان نظریات دیگری نیز وجود دارد که هرکدام به نحوی به دنبال توجیه مسأله ماده تاریک هستند. نظریه mond اصلاح قوانین نیوتن را مطرح کرده و کیهان شناسی شامه ای بعد پنجم را به چهار بعد عالم اضافه کرده و متریک عالم را با توجه به آن می نویسد. به هر حال مسأله ماده تاریک یکی از مسائل حل نشده در عالم است که بسیاری از کیهان شناسان به حل آن مشغولند. کلمات کلیدی: ماده تاریک، کوتوله سفید، عدسی گرانشی، ماچو، ویمپ

ریسمان های کیهانی اشیایی یک بعدی، ماکروسکوپی و طویل با ضخامت میکروسکوپی هستند که ممکن است در گذار فاز کیهان اولیه به وجود آمده باشند. طبق سناریوهای ممکن شبکه ای از ریسمان های درهم تنیده در کیهان اولیه شکل گرفته اند و متعاقباً همراه با رشد و گسترش عالم، آن ها نیز تا به امروز رشد یافته اند. ایده ی ریسمان های کیهانی در خلال دهه های هشتاد و نود قرن بیستم میلادی بسیار مورد توجه بود؛ افت و خیزهای چگالی که ممکن بود به وسیله ی ریسمان های کیهانی با انرژی هایی در مقیاس نظریه های وحدت بزرگ به وجود آمده باشند، می توانستند نقش بذر را برای تشکیل خوشه ها و کهکشان ها بازی کنند. با اندازه گیری های دقیق تر تابش ریزموج زمینه ی کیهانی(cmb) مشخص شد که ریسمان های کیهانی و دیگر عیوب توپولوژیکی نمی توانند گزینه ی مناسبی برای ایجاد افت و خیزهای اولیه باشند. البته این احتمال باقی ماند که آن ها اندکی مشارکت (کمتر از ده درصد) در تشکیل افت و خیزهای اولیه داشته باشند. از آنجائیکه ریسمان های کیهانی توسط نظریه ی میدان و اخیراً نظریه ی ریسمان پیش بینی می شوند، لذا مرزهای مشاهداتی آن ها می تواند اطلاعات مفید و یا حتی قیود جدی بر روی این دو نظریه بگذارد. روش های مختلفی برای آشکارسازی ریسمان های کیهانی وجود دارد؛ آن ها می توانند به عنوان عدسی گرانشی عمل کنند و یا از طریق اثری موسوم به اثر کایزر- استیبنز باعث ایجاد ناهمسانگردی در طیف توان cmb گردند. ریسمان های کیهانی می توانند منشأ تابش امواج گرانشی نیز باشند. در این پایان نامه ابتدا مدل استاندارد کیهان شناسی را مرور کرده، سپس نحوه ی تشکیل و تحول ریسمان های کیهانی و اثرات مشاهده پذیر آن ها را مورد مطالعه و بررسی قرار داده ایم. با توجه به این که کشف انبساط عالم با شتاب تند شونده یکی از مهم ترین دستاوردهای دو دهه ی اخیر کیهان شناسی است و یکی از روش های توضیح این پدیده افزودن یک ثابت کیهان شناسی مثبت به معادلات اینشتین است، لذا تأثیرات ثابت کیهان شناسی را بر دو پدیده ی عدسی گرانشی ناشی از ریسمان های کیهانی و اثر کایزر- استیبنز محاسبه کرده ایم.

در حال حاضر، با این که شواهد کافی در مورد وجود انرژی تاریک در عالم موجود است،ام منشا فیزیک آن ها که در حدود95 درصد از انرژی کل عالم را شامل می شود همچنان نامعلوم است. برای ارایه ی طرحی واحد در توجیه ماده ی تاریک در اطراف هاله ی کهکشان ها ی مارپیچی و همچنین انرژی تاریک در مقیاس های کیهانی ، مدلی بر پایه ی متریک متقارن کروی و ناهمگن زیکر- زافرون ارائه گردیده است. معادلات اینشتین در چارچوب این متریک مستلزم وجود یک سیال ناهمگن است. با کمک گرفتن از یک معادله ی حالت تعمیم یافته ی حاک بر شاره ی کیهانی توانستیم چگالی انرژی ماده ی تاریک در داخل هاله و انرژی تاریک در خارج از کهکشان ها را توجیه نماییم.