[論文レビュー] Another origin of cosmological redshifts

Michael A. Ivanov|arXiv (Cornell University)|May 5, 2004

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、平坦で膨張しない宇宙における仮説的な超強力な相互作用を示す重力子背景との非正面衝突による光子のエネルギー損失に基づき、宇宙論的赤方偏移を力学的でない説明で提示する。このモデルは、ダークエネルギーもダークマターも必要とせず、タイプIa超新星の観測データに合う赤方偏移-距離関係を導出し、基本的な緩下要因 b ≈ 2.137 を通じてハッブル定数を予測するとともに、ニュートン定数をハッブル定数と関連付ける。

ABSTRACT

If gravitons are super-strong interacting particles which fulfill a flat non-expanding universe, we would have another possibility to explain cosmological redshifts - in a frame of non-kinematic model. It is shown by the author that in this case SNe 1a data may be understood without any dark energy and dark matter. A value of relaxation factor is found in this paper. In this approach, we have Newton's law of gravity as a simplest consequence, and the connection between Newton's and Hubble's constants. A value of the latter may be theoretically predicted.

研究の動機と目的

• 宇宙の膨張やダークエネルギーを仮定せずに、宇宙論的赤方偏移を説明すること。
• 光子-重力子相互作用に基づく非力学的モデルを用いて、タイプIa超新星の明るさの減光を説明すること。
• 基本的な緩下要因 b を通じて、ハッブル定数 H からニュートン定数 G を導出すること。
• ハッブル定数とプランク的重力子背景温度との間の理論的関係を確立すること。
• 標準宇宙論モデルに挑戦し、観測された赤方偏移および等価距離の起源を代替的に提示すること。

提案手法

• 平坦で膨張しない宇宙を仮定し、2.7 K のプランク的重力子背景を導入する。
• 光子のエネルギー損失を重力子との非正面衝突によってモデル化し、赤方偏移を z = exp(ar) − 1 と表す。
• 光子-重力子相互作用断面積の角度積分を用いて、緩下要因 b = 3/2 + 2/π ≈ 2.137 を導出する。
• 等価距離を D_L = a⁻¹ ln(1+z) · (1+z)^(1+b)/2 で表し、a = H/c とする。
• 理論的距離モジュラス μ₀(z) を、Riess らのタイプIa超新星データにフィットさせる際、自由パrameter c₁ を一つだけ使用する。
• T = 2.7 K と基本定数から、ハッブル定数 H = 3.026 × 10⁻¹⁸ s⁻¹ (≈ 94.576 km·s⁻¹·Mpc⁻¹) を予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平坦で膨張しない宇宙において、光子-重力子相互作用を用いて、宇宙の膨張を仮定せず、宇宙論的赤方偏移を説明できるか？
• RQ2 ダークエネルギーを仮定せず、タイプIa超新星の観測された等価距離関係の理論的起源は何か？
• RQ3 緩下要因 b ≈ 2.137 は、重力子-光子衝突断面積の角度積分からどのように導かれるか？
• RQ4 ニュートン定数 G は、ハッブル定数 H とプランク的重力子背景から導出可能か？
• RQ5 高赤方偏移においてモデルの予測にずれが生じる理由は何か？離散的光子エネルギー損失はどのような役割を果たすか？

主な発見

• 緩下要因 b は、重力子-光子相互作用断面積の角度積分により、b = 3/2 + 2/π ≈ 2.137 として導出される。
• 自由パrameter c₁ = 43 を一つだけ使用して、z < 0.5 の範囲でタイプIa超新星データに良好にフィットする。
• プランク的重力子背景温度 T = 2.7 K から、ハッブル定数 H = 3.026 × 10⁻¹⁸ s⁻¹ (≈ 94.576 km·s⁻¹·Mpc⁻¹) を予測する。
• ニュートン定数 G は、ハッブル定数と重力子背景の結果として導出され、G と H の間の理論的関係を確立する。
• ダークエネルギーもダークマターも必要とせず、タイプIa超新星の減光を説明でき、宇宙の膨張が赤方偏移を説明するために必ずしも必要ではない可能性を示唆する。
• 高赤方偏移におけるずれは、離散的光子エネルギー損失とスペクトルの変形に起因するとされ、ただし、この効果を完全に記述する理論はまだ存在しない。