[논문 리뷰] Is the universe static?

David F. Crawford|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 22.

Scientific Research and Discoveries참고 문헌 3인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 표준 팽창 우주 모델을 도전하며, 제1형 초신성 광곡선과 감마선 폭발 지속시간에 시간 지연이 유의미하게 없음을 주장하여 Λ-CDM 모델의 예측과 정면으로 배치한다. 2,333개의 초신성에서 수집한 원시 데이터와 SALT2 보정 결함을 재분석하여 너비-적색편이의 멱법칙 지수를 0.083 ± 0.024로 산정하였으며, 이는 시간 지연이 없음을 시사하고 표준 천체역학 이론과도 부합하지 않으며, 곡률 천체역학을 통해 정적 우주 모델을 지지한다.

ABSTRACT

A fundamental property of an expanding universe is that any time dependent characteristic of distant objects must appear to scale by the factor $(1+z$). This is called time dilation. Light curves of type Ia supernovae and the duration of Gamma-Ray Bursts (GRB) are the only observations that can directly measure time dilation over a wide range of redshifts. An analysis of raw observations of 2,333 type Ia supernovae light-curves shows that their widths, relative to a standard template, have a power-law exponent as a function of ${(1+z)}$, of (0.083 +/- 0.024) which is consistent with no time dilation and inconsistent with standard time dilation. In addition, it is shown that the standard method for calibrating the type Ia supernovae light curves (SALT2) is flawed, which explains why this lack of time dilation has not been previously observed. \par Nearby observations show that the peak absolute magnitude of type Ia supernovae is also constant. Here it is shown that the peak absolute magnitude is independent of redshift if a static universe cosmology, Curvature Cosmology, is used to provide the distance moduli. Furthermore, it is explained why the modified $Λ$-CDM model provides similar results. \par Analysis of the duration of GRB shows that they are consistent with no time dilation and have no support for standard time dilation. Consequently, this paper argues for a fundamental change from the current paradigm of an expanding universe to one for a static universe. Some of the major consequences of Curvature Cosmology are listed.

연구 동기 및 목표

• 논문은 팽창 우주를 뒷받침하는 시간 지연이 먼 제1형 초신성과 감마선 폭발에서 관측되는지 여쭙는다.
• SALT2 보정 방법에 내재된 심각한 결함을 밝혀내어 천체역학적 시간 지연 신호가 체계적으로 제거된다는 점을 규명한다.
• Λ-CDM와 곡률 천체역학 모델 모두에서 적색편이에 따른 제1형 초신성 최대 절대 등급의 일관성을 시험한다.
• 감마선 폭발 지속시간이 표준 시간 지연을 지지하는지 아니면 정적 우주 모델과 부합하는지 평가한다.
• 최종 목표는 보정된 보정 절차를 통해 관측 데이터를 재검토하여 정적 우주 모델에 대한 증거를 제공하는 것이다.

제안 방법

• 분석은 다수의 필터를 통해 2,333개의 제1형 초신성에서 확보한 원시 광곡선을 사용하여 적색편이에 따른 관측 너비 변화를 측정한다.
• 내재된 너비와 천체역학적 너비를 분리하기 위해 모든 초신성에서 기준 템플릿을 생성한 후 내재적 영향을 제거하여 천체역학적 시간 지연을 고립시킨다.
• 곡률 천체역학을 적용하여 거리 모듈러스를 계산하고, 팽창을 가정하지 않고도 적색편이에 따른 최대 절대 등급을 비교할 수 있도록 한다.
• SALT2 방법을 재평가하여, 시점 간격을 (1 + z)로 나누는 것은 시간 지연 효과를 제거함으로써 이전의 시간 지연 측정이 잘못되었음을 입증한다.
• 감마선 폭발의 경우, 적색편이 > 2인 139개의 폭발 지속시간을 분석하여 (1 + z) 비례 시간 지연이 존재하는지 테스트한다.
• 통계적 모델링을 통해 Λ-CDM와 곡률 천체역학 모두에서 너비 및 등급 변화의 멱법칙 지수를 적색편이에 따라 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 팽창 우주가 예측하는 바와 같이, 넓은 적색편이 범위에서 제1형 초신성 광곡선에 유의미한 시간 지연이 존재하는가?
• RQ2 SALT2 보정 방법은 천체역학적 시간 지연 신호를 의도치 않게 제거하고 있는가?
• RQ3 정적 우주 모델인 곡률 천체역학에서 제1형 초신성 최대 절대 등급이 적색편이에 따라 변하지 않는가?
• RQ4 감마선 폭발 지속시간은 팽창 우주를 지지하는 시간 지연을 보이며, 아니면 정적 우주 모델과 부합하는가?
• RQ5 관측된 시간 지연 부재를 비팽창 천체역학 모델을 사용하여 기존의 초신성 및 감마선 폭발 데이터와 조율할 수 있는가?

주요 결과

• 제1형 초신성 광곡선의 너비는 (1 + z)에 대한 멱법칙적 의존성을 보이며 지수는 0.083 ± 0.024이다. 이는 표준 시간 지연(기대 지수 = 1)과 부합하지 않으며 시간 지연이 없음을 지지한다.
• SALT2 보정 절차는 적색편이에 따른 너비 변화를 템플릿에 통합함으로써 시간 지연 효과를 체계적으로 제거하여 이로 인해 이전의 시간 지연 측정이 무효화됨을 입증한다.
• 곡률 천체역학 하에서 제1형 초신성의 최대 절대 등급은 적색편이와 독립적이며 멱법칙 지수는 −0.050 ± 0.030이다. 이는 정적 우주와의 일관성을 시사한다.
• 반면 Λ-CDM 모델은 약간 감소하는 경향(지수 −0.014 ± 0.030)을 보이지만, 이는 관측적 증거보다는 모델 조정 결과로 기인한다.
• 감마선 폭발 지속시간은 유의미한 시간 지연가 없으며, 데이터는 정적 우주와 완전히 부합하고 표준 시간 지연과는 부합하지 않는다.
• 분석은 초신성과 감마선 폭발 모두에서 관측된 시간 지연 부재가 팽창 우주 이론에 대한 강력한 반증이 되며, 특히 곡률 천체역학을 통한 정적 우주 모델을 지지한다는 결론을 이끌어낸다.