[論文レビュー] Intrinsic Redshifts and the Hubble Constant

M. B. Bell, S. P. Comeau|arXiv (Cornell University)|May 5, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、基本平面（FP）クラスタに離散的内在赤方偏移が存在することを特定した—これは、既に銀河やクェーサーで観測済みであり、基本赤方偏移定数 z_f = 0.62 と調和的に関係している。これらの内在赤方偏移を補正した後、ハッブル定数は H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹ に再計算され、標準的分析における未補正の内在赤方偏移がハッブル定数の推定値を高めていることを示唆している。

ABSTRACT

We show that the V_CMB velocities of the Fundamental Plane (FP) clusters studied in the Hubble Key Project appear to contain the same discrete "velocities" found previously by us and by Tifft to be present in normal galaxies. Although there is a particular Hubble constant associated with our findings we make no claim that its accuracy is better than that found by the Hubble Key Project. We do conclude, however, that if intrinsic redshifts are present and are not taken into account, the Hubble constant obtained will be too high.

研究の動機と目的

• 基本平面（FP）クラスタに、既に銀河やクェーサーで観測済みの離散的内在赤方偏移が存在するかどうかを調査すること。
• FP クラスタデータから導かれるハッブル定数が、未補正の内在赤方偏移によってバイアスを受けるかどうかを評価すること。
• 異なる天体物理学的系において、基本赤方偏移定数 z_f = 0.62 が一貫しているかどうかを検証すること。
• FP クラスタで観測された速度分散が、残存する特異速度の説明に適しているのか、あるいは内在赤方偏移量子化の説明に適しているのかを特定すること。
• クェーサーや銀河からの既存推定値を検証するため、FP クラスタデータを用いて z_f を独立して決定すること。

提案手法

• ハッブル・キープロジェクト（Freedman et al., 2001）の 11 個の FP クラスタの V_CMB 速度を分析し、距離に対してプロットすることでハッブル定数を導出。
• 仮定された H₀ に応じて、速度がハッブル直線から逸脱する標準誤差（RMS）を計算し、最良の適合ハッブル定数を同定。
• 速度残差に離散的赤方偏移成分が存在することを特定し、クェーサーや銀河で報告済みの 0.62 および 0.062 の内在赤方偏移と一致することを確認。
• 付録 A および B に記載の内在赤方偏移補正式を適用。これらの式は、赤方偏移を量子数 N および n に関連づけ、z_f = 0.62 を基本定数として用いる。
• 線形回帰および最小 RMS 偏差技術を用いて、内在赤方偏移寄与を除去した後のハッブル定数を精緻化。
• FP クラスタデータから z_f を独立して計算し、クェーサーや銀河からの既存推定値と比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 基本平面クラスタは、銀河やクェーサーで観測されたのと同様の離散的内在赤方偏移を示すか？
• RQ2 内在赤方偏移の存在が、FP クラスタデータから導かれるハッブル定数にバイアスを及えるか？
• RQ3 FP クラスタデータを用いて、基本赤方偏移定数 z_f = 0.62 を独立して確認できるか？
• RQ4 内在赤方偏移を補正した後の残存速度分散はどの程度か？また、特異速度の予想と整合性があるか？
• RQ5 全赤方偏移量子化の Lehto-Tifft モデルは、観測された FP クラスタデータと整合するか？

主な発見

• FP クラスタに観測された離散的内在赤方偏移は、既に銀河やクェーサーで観測済みのものと一致し、z_f = 0.62 に関連する量子化成分を示している。
• 内在赤方偏移を補正した後、ハッブル定数は H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹ に再計算され、補正前の 88.15 km s⁻¹ Mpc⁻¹ より顕著に低くなった。
• 補正後の残存 RMS 速度分散は約 56 km s⁻¹ であり、予想される特異速度および初期運動の減衰と整合的である。
• FP クラスタデータから独立して算出した z_f は z_f = 0.613 ± 0.01 であり、クェーサーや銀河からの既存推定値（z_f = 0.62 ± 0.01）と良好に一致している。
• データは、全赤方偏移量子化の Lehto-Tifft モデルを否定している。離散的赤方偏移はハッブルフローに重畳されており、それを置き換えるものではない。
• 本研究は、複数の天体物理学的系にまたがる z_f = 0.62 の基本赤方偏移定数の独立的妥当性を示しており、その物理的意義を強化している。