[論文レビュー] Cosmological Constraints from Hubble parameter $H(z)$ and SN Ia observations

Hui Lin, Hao Cheng+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2008

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 18

ひとこと要約

本稿では、非平坦および平坦な ΛCDM モデルを制約するために、被動的進化銀河からの観測的 H(z) データを用い、それをバリオン音響振動（BAO）および宇宙マイクロ波背景（CMB）データと組み合わせた。H(z) データは他のプローブと補完的であり、平坦で加速する宇宙と整合的である結果を示し、OHD+BAO+CMB 結合における最良適合パラメータは Ω_M = 0.275 および Ω_Λ = 0.74 であった。

ABSTRACT

In this paper, we use a set of observational $H(z)$ data (OHD) to constrain the $Λ$CDM cosmology. This data set can be derived from the differential ages of the passively evolving galaxies. Meanwhile, the $\mathcal {A}$-parameter, which describes the Baryonic Acoustic Oscillation (BAO) peak, and the newly measured value of the Cosmic Microwave Background (CMB) shift parameter $\mathcal {R}$ are used to present combinational constraints on the same cosmology. The combinational constraints favor an accelerating flat universe while the flat $Λ$CDM cosmology is also analyzed in the same way. We obtain a result compatible with that by many other independent cosmological observations. We find that the observational $H(z)$ data set is a complementarity to other cosmological probes.

研究の動機と目的

• 被動的進化銀河の微分的年齢から得られる観測的 H(z) データを用いて、非平坦な ΛCDM モデルをテストすること。
• H(z) データを BAO および CMB 観測と組み合わせ、宇宙論的パラメータの制約を改善すること。
• SNe Ia などの他の標準的宇宙論的プローブと比較して、H(z) データの補完的役割を評価すること。
• H(z) データが WMAP や他の独立観測からの既存の制約と整合的であるかを評価すること。

提案手法

• GDDS およびアーカイブ調査からの分光的および光度的データを用いて、32個の被動的進化銀河の微分的年齢進化から H(z) データを導出する。
• H(z) は関係式 H(z) = - (1/(1+z)) * (dz/dt) を用いて推定され、ここで dz/dt は異なる赤方偏移における銀河の年齢差異から得られる。
• 宇宙論的制約は、OHD、BAO（Aパラメータ経由）、CMB（Rパラメータ経由）の尤度を組み合わせた χ² 統計量を用いて導出される。
• 事前分布によるバイアスを避けるために、ハッブル定数 h についての周辺化を実施し、Ω_M–Ω_Λ 平面上での連合制約を計算する。
• 信頼領域および一次元確率分布を生成し、OHD+BAO+CMB と SNe Ia+BAO+CMB 組み合わせを比較する。
• 非平坦および平坦な ΛCDM モデルを両方分析し、h についての異なる事前仮定のもとで平坦モデルをテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BAO および CMB データと組み合わせた場合、観測的 H(z) データは非平坦な ΛCDM モデルをどの程度良好に制約するか？
• RQ2 連合宇宙論的解析において、H(z) データは SNe Ia に比べてどの程度の制約力を持つか？
• RQ3 H(z) データは平坦な宇宙か曲がった宇宙を支持するか？ また、WMAP や他の独立プローブと比較してどうか？
• RQ4 Ω_M–Ω_Λ 平面上で、OHD+BAO+CMB の信頼領域は SNe Ia+BAO+CMB と比べてどのように異なるか？

主な発見

• OHD+BAO+CMB 組み合わせは、最良適合パラメータとして Ω_M = 0.275 および Ω_Λ = 0.74 を得ており、WMAP 5年結果と整合的である。
• OHD+BAO+CMB と SNe Ia+BAO+CMB の両組み合わせは、Ω_M–Ω_Λ 平面上でほぼ同一の信頼領域および確率分布を生成する。
• OHD+BAO+CMB の χ²/d.o.f. は、すべての組み合わせの中で最小であり、非平坦モデルにおいて最もきつい制約を提供していることを示している。
• 結果は、Ω_k がほぼゼロに近い平坦な宇宙を強く支持しており、多数の独立的宇宙論的観測と整合的である。
• H(z) データは、特に SNe Ia と組み合わせて、宇宙論的パラメータを制約する上で信頼性があり効果的な補完的プローブであると判明した。
• 大きな不確実性を伴うにもかかわらず、H(z) データは広範な宇宙論的コンセンサスと整合的であり、モデルの検証に使用可能であることを裏付けた。