[論文レビュー] Observational evidence favors a static universe

David F. Crawford|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2010

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 169被引用数 18

ひとこと要約

この論文は、観測データ—特に超新星、宇宙マイクロ波背景放射、銀河分布—が、標準的なビッグバンモデルよりも静的宇宙を支持すると主張している。曲率宇宙論を代替として提唱し、光子のエネルギー損失（曲率赤方偏移）によって赤方偏移を説明する。この理論は、ダークマターおよびダークエネルギーを必要とせず、ハッブル定数（64.4 km s⁻¹ Mpc⁻¹）、CMB温度（3.18 K）、X線背景温度（2.62×10⁹ K）を観測値と強く一致する予測を行う。

ABSTRACT

The common attribute of all Big Bang cosmologies is that they are based on the assumption that the universe is expanding. However examination of the evidence for this expansion clearly favours a static universe. The major topics considered are: Tolman surface brightness, angular size, type 1a supernovae, gamma ray bursts, galaxy distributions, quasar distributions, X-ray background radiation, cosmic microwave background radiation, radio source counts, quasar variability and the Butcher--Oemler effect. An analysis of the best raw data for these topics shows that they are consistent with expansion only if there is evolution that cancels the effects of expansion. An alternate cosmology, curvature cosmology, is in full agreement with the raw data. This tired-light cosmology predicts a well defined static and stable universe and is fully described. It not only predicts accurate values for the Hubble constant and the temperature of cosmic microwave background radiation but shows excellent agreement with most of the topics considered. Curvature cosmology also predicts the deficiency in solar neutrino production rate and can explain the anomalous acceleration of {\it Pioneer} 10.

研究の動機と目的

• 複数の宇宙論的トピックにわたる観測的証拠を再評価することで、宇宙の拡張という仮定に挑戦すること。
• ビッグバン宇宙論の代替として、ダークマターおよびダークエネルギーを必要としない曲率宇宙論を提唱すること。
• 顕著な拡張効果は、計量的拡張ではなく、固有の進化または曲率赤方偏移によって説明可能であることを示すこと。
• ハッブル定数、CMB温度、X線背景温度について、観測値と一致する定量的予測を提供すること。
• 曲率宇宙論の枠組み内で、パイオニア10の異常加速度および太陽ニュートリノ欠損を説明すること。

提案手法

• 曲率赤方偏移の使用：光子が曲がった時空と相互作用することでエネルギーを失い、二次的な低エネルギー光子が生成される。
• 曲率圧力の導入：粒子密度に起因する反作用力であり、時空の曲がりを打ち消し、静的宇宙を安定化させる。
• 静的幾何学におけるフレリッデマン方程式の適用により、曲率宇宙論下での距離関係、等価距離、角度サイズの関係を導出する。
• 13のトピック（超新星、CMB、電波源カウントなど）にわたる観測データを用いて、曲率宇宙論（CC）とビッグバン（ΛCDM）モデルの予測を比較する。
• 両変数に不確実性を含むデータを分析するため、対称的誤差処理を施したfitexy回帰を採用し、適応的ノイズ項η²を用いてχ²を最小化する。
• 予測値を観測値と比較する：ハッブル定数、CMB温度、X線背景温度、銀河回転曲線。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 遠方銀河の観測赤方偏移は、計量的拡張の効果よりも、静的宇宙における曲率赤方偏移によってよりよく説明されるか？
• RQ2 熱的ビッグバンを仮定せずとも、曲率宇宙論は観測されたCMB温度（2.725 K）を再現できるか？
• RQ3 タイプIa超新星の光度曲線および距離関係は、拡張による時間遅延を必要とするのか、それとも静的モデルにおける固有の進化によって説明可能か？
• RQ4 曲率宇宙論は、高温で膨張するプラズマを仮定せずとも、X線背景放射およびその温度（2.62×10⁹ K）を説明できるか？
• RQ5 曲率宇宙論は、ダークエネルギーまたは修正重力の導入なしに、パイオニア10の異常加速度を説明できるか？

主な発見

• 曲率宇宙論は、ハッブル定数64.4 ± 0.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹を予測しており、超新星に基づく推定値63.8 ± 0.5 km s⁻¹ Mpc⁻¹およびコンア銀河団測定値65.7 km s⁻¹ Mpc⁻¹とよく一致する。
• 曲率宇宙論における宇宙プラズマの理論的温度は2.56×10⁹ Kであり、観測されたX線背景温度（2.62 ± 0.04）×10⁹ Kと非常に良好に一致する。
• 曲率宇宙論における理論的CMB温度は3.18 Kであり、仮定される宇宙ガス組成に応じて測定値2.725 Kと数分の1度以内の差で一致する。
• 曲率宇宙論は、ダークマターを必要とせず、銀河回転曲線およびクラスタ速度分散を説明できる。
• このモデルは、超新星光度曲線に時間遅延が観測されないことを説明するため、(1+z)時間遅延の必要性を排除しており、観測と整合的である。
• パイオニア10の異常加速度は、現在の推定値よりもわずかに高い惑星間ほこり密度が存在する場合に、曲率宇宙論の予測と整合的に説明可能である。