[論文レビュー] Cosmic Concordance

Jeremiah P. Ostriker, Paul J. Steinhardt|arXiv (Cornell University)|May 16, 1995

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 23

ひとこと要約

本稿では、宇宙定数（$\Omega_\Lambda = 0.65 \pm 0.1$）とコールド・ダーク・マター（$\Omega_{\text{m Matter}} = 1 - \Omega_\Lambda$）を備えた空間的に平坦な宇宙論的モデルを提案する。このモデルはインフレーション理論と整合的である。微波背景放射の非一様性、大規模構造、ハッブル定数、星の年齢、その他の制約条件を統合することで、わずかなスペクトル傾き（$0.8 < n < 1.2$）を持つモデルを支持する。

ABSTRACT

Observational constraints guide one forcefully to examine models in which the matter density is substantially less than critical density. Particularly noteworthy are those which are consistent with inflation. For these models, microwave background anisotropy, large-scale structure measurements, direct measurements of the Hubble constant, $H_0$, and the closure parameter, $\Omega_{ m Matter}$, ages of stars and a host of more minor facts are all consistent with a spatially flat model having significant cosmological constant $\Omega_{\Lambda} = 0.65 \pm 0.1$, $\Omega_{ m Matter} = 1 - \Omega_{\Lambda}$ (in the form of ``cold dark matter) and a small tilt: $0.8< n < 1.2$. (Read comments at top of file to find out how to obtain figures.)

研究の動機と目的

• 多様な宇宙論的観測結果を統合し、一貫性のあるモデルにまとめる。
• 空間的平坦性を仮定したもとで、特に $\\Omega_\\Lambda$ と $\\Omega_{\\text{m Matter}}$ の最適な値を特定すること。
• スペクトル傾き $n$ の評価を通じて、インフレーション宇宙論との整合性を検証すること。
• 実証的データを用いてハッブル定数 $H_0$ と物質密度を制約すること。
• 星の年齢推定値および大規模構造観測との整合性をモデルがどの程度満たすかを評価すること。

提案手法

• 宇宙マイクロ波背景放射の非一様性測定からの観測的制約を統合する。
• 大規模構造データを活用し、物質パワースペクトルおよび構造の成長を制約する。
• 直接測定されたハッブル定数 $H_0$ を用いて膨張率を固定する。
• 閉じるパラメータ $\\Omega_{\\text{m Matter}}$ を用いて空間的平坦性を検証し、$\\Omega_\\Lambda$ を推定する。
• 初期宇宙のパワースペクトルのスペクトル指数 $n$ を評価し、インフレーション理論との整合性を検証する。
• 星の年齢推定値およびその他の小さな観測的事実と照合して結果を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 微波背景放射の非一様性、大規模構造、ハッブル定数の測定値を最もよく調和させる $\\Omega_\\Lambda$ と $\\Omega_{\\text{m Matter}}$ の値は何か？
• RQ2 観測された宇宙論的モデルはインフレーション宇宙論の予測とどの程度整合しているか？
• RQ3 星の観測された年齢は、ハッブル定数および宇宙論的パラメータにどのような制約を課えるか？
• RQ4 複数のデータセットが、宇宙定数を有する空間的に平坦な宇宙をどの程度支持するか？
• RQ5 これらの制約のもとで、初期宇宙パワースペクトルの許容されるスペクトル傾き $n$ の範囲は何か？

主な発見

• データは $\\Omega_\\Lambda = 0.65 \pm 0.1$ を有する空間的に平坦な宇宙論的モデルを強く支持する。
• 物質密度は $\\Omega_{\\text{m Matter}} = 1 - \Omega_\\Lambda$ に制約され、コールド・ダーク・マターと整合的である。
• スペクトル指数 $n$ は $0.8 < n < 1.2$ の範囲に制約され、インフレーションモデルと整合的である。
• 微波背景放射の非一様性、大規模構造、$H_0$、星の年齢といった、すべての主要な観測的制約がこのモデル内で一貫している。
• このモデルは「宇宙の一致」を示しており、複数の独立した証拠が同じパラメータセットに収束している。
• 星の年齢とモデルの年齢予測との整合性といった、小さな観測的事実も、この枠組みをさらに支持している。