[논문 리뷰] Hubble constant from lensing in plasma-redshift cosmology, and intrinsic redshift of quasars

Ari Brynjolfsson|arXiv (Cornell University)|2004. 11. 24.

Radio Astronomy Observations and Technology참고 문헌 10인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 플라즈마 적색편이 우주론—광자 에너지 손실이 뜨겁고 밀도가 낮은 플라즈마에서 발생하여 천체적 적색편이를 설명하는 이론—이 빅뱅 우주론과 일관된 대안을 제공한다고 제안한다. 우주 팽창을 가정하지 않고 중력 렌즈 관측 데이터를 재해석하여 허블 상수를 유도하며, 활성은하핵(quasars)이 밀도가 높은 코로나로 인해 큰 내재 적색편이를 가짐을 보여주고, 내재 적색편이 가정에 따라 H₀ ≈ 64–76 km s⁻¹ Mpc⁻¹의 값을 얻으며, 시간 지연이나 암흑 에너지 매개변수의 필요 없이 설명 가능하다.

ABSTRACT

In a series of articles, we have shown that the newly discovered plasma-redshift cosmology gives a simpler, more accurate and consistent explanation of many cosmological phenomena than the big-bang cosmology. The SNe Ia observations are in better agreement with the magnitude-redshift relation predicted by the plasma redshift than that predicted by the multi-parameter big-bang cosmology. No deceleration or expansion parameters are needed. The plasma-redshift cosmology is flat and quasi-static on a large scale. The Hubble constant is no longer an expansion parameter, but is instead a measure of the average electron density along the line of sight towards an object. Perusal of the SNe Ia data and quasar data has shown that there is no time dilation. The conventional estimates of the Hubble constant from gravitational lensing observations use the big-bang cosmology for interpreting the observations. This has lead to a large spread and discordant estimates of the Hubble constant. The purpose of the present article is to show that the gravitational lensing observations are in agreement with the plasma-redshift cosmology, and to show how to evaluate the lensing observations based on the new plasma-redshift cosmology. The lensing observations also indicate that the quasars have large intrinsic redshifts.

연구 동기 및 목표

• 중력 렌즈 관측을 빅뱅 우주론 대신 플라즈마 적색편이 우주론과 일관되게 해석하기 위해.
• 우주 팽창이나 시간 지연을 가정하지 않고도 렌즈 관측으로부터 허블 상수를 도출할 수 있음을 보여주기 위해.
• 활성은하핵이 뜨겁고 밀도가 높은 코로나로 인해 큰 내재 적색편이를 가지며, 이로 인해 비정상적인 밝기와 빠른 변화가 발생함을 설명하기 위해.
• 감속 매개변수나 암흑 에너지 등 빅뱅 가정에 의존하지 않고 H₀ 추정의 괴리를 해결하기 위해.
• 플라즈마 상호작용만으로 천체적 적색편이, CMB, 광도 거리에 대해 물리적으로 타당한 설명을 제공하기 위해.

제안 방법

• 광도 거리와 각지름 거리를 계산하기 위해 플라즈마 적색편이 거리 관계식 R = (c/H₀) ln(1+z)를 사용한다.
• 플라즈마 적색편이 단면적을 적용하여 간성 간 및 은하 내 플라즈마에서 광자 에너지 손실을 모델링하며, 에너지 전달이 플라즈마를 가열함을 고려한다.
• 시간 지연 효과를 피하기 위해 팽창이 없는 정적 평면 우주 모델을 사용하여 SNe Ia 및 렌즈 데이터를 재해석한다.
• 특히 활성은하핵의 경우 관측된 적색편이(z)에서 내재 적색편이(δz′)를 빼서 렌즈 기반 H₀ 추정치를 보정한다.
• 렌즈 시스템(예: B0218+357)의 관측된 시간 지연 및 적색편이를 바탕으로 플라즈마 적색편이 우주론 하에서 H₀를 유추한다.
• 컴프턴 산란과 적색편이 효과를 적용하여 관측된 광도 감소를 모델링하며, 강도는 1/[R²(1+z)³] 비례로 스케일링된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중력 렌즈 관측을 빅뱅 우주론 대신 플라즈마 적색편이 우주론 내에서 일관되게 해석할 수 있는가?
• RQ2 활성은하핵의 내재 적색편이를 고려할 때 렌즈 시스템에서 진정한 허블 상수의 값은 무엇인가?
• RQ3 SNe Ia와 활성은하핵 데이터는 시간 지연을 보이며, 플라즈마 적색편이 우주론은 그 광도-적색편이 관계를 어떻게 설명하는가?
• RQ4 은하간 공간에서 천체적 적색편이의 물리적 기원은 무엇이며, 도플러 또는 팽창 기반 모델과 어떻게 다를까?
• RQ5 내재 적색편이와 플라즈마 가열을 사용하여 시간 지연 없이도 활성은하핵의 높은 광도와 빠른 변화를 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 내재 적색편이가 무시할 만큼 작을 경우 플라즈마 적색편이 우주론에서 렌즈를 통해 유도된 허블 상수는 H₀ ≈ 64 km s⁻¹ Mpc⁻¹이며, 내재 적색편이 δz′_S ≈ 2를 포함할 경우 H₀ ≈ 76.3 km s⁻¹ Mpc⁻¹가 된다.
• 활성은하핵은 뜨겁고 밀도가 높은 코로나로 인해 큰 내재 적색편이(δz′_S ≈ 2)를 보이며, 이로 인해 플라즈마 적색편이에 의해 광자 에너지 손실이 크게 발생한다.
• 고적색편이 활성은하핵의 관측 밝기는 시간 지연로 인해 어두워지지 않으며, 오히려 컴프턴 산란과 적색편이로 인해 강도가 (1+z)⁻³ 비례로 감소한다.
• B0218+357 시스템은 작은 내재 적색편이(δz′_Q ≈ 0.003)를 보이며, 약간의 청색편이를 보이는데, 이는 낮은 내재 적색편이 예측과 일치한다.
• 플라즈마 적색편이 모델은 광자 에너지 전달에 의해 가열된 뜨거운 간성 간 플라즈마에서 기인하는 열복사로 CMB를 설명하며, 빅뱅이 필요하지 않다.
• 플라즈마 적색편이 우주론에서 광도 거리는 R²(1+z)³ 비례로 스케일링되며, Ωₘ, Ω_Λ, Ωₖ 등의 조정 가능한 매개변수 없이도 SNe Ia 데이터와 일치한다.