[논문 리뷰] Magnitude-Redshift Relation for SNe Ia, Time Dilation, and Plasma Redshift

Ari Brynjolfsson|arXiv (Cornell University)|2006. 02. 22.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 4인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 제1형 초신성(SNe Ia)의 밝기-적색편이 관계가 표준 빅뱅 모델보다 플라즈마 적색편이 우주론에 의해 더 잘 설명된다고 제안한다. 특히 SNLS 설문조사에서 얻은 관측 데이터는 우주 시간 수축의 증거를 보이지 않으며, 대신 약 63 km s⁻¹ Mpc⁻¹의 허블 상수를 가진 허무한 정적 우주 모델과 일치한다. 여기서 적색편이는 빛자기와 희박한 간성간 플라즈마 간의 상호작용으로 발생하며, 암흑 에너지, 암흑 물질, 또는 빅뱅 기원이 필요로 하지 않는다.

ABSTRACT

We have previously shown that the type Ia supernovae data by Riess et al. match the prediction of the magnitude-redshift relation in the plasma-redshift cosmology. In this article, we also show that the recent SNLS data, which have a slightly narrower distribution as reported by Astier et al. in 2005, match the predictions of the plasma-redshift cosmology. The standard deviation of the SNLS-magnitude from the predicted curve is only about 0.14. The data indicate that there is no cosmic time dilation. The big-bang cosmology therefore appears false. The plasma redshift, which follows from exact evaluation of photons interaction with hot sparse electron plasma, leads to a quasi-static, infinite, and everlasting universe. It does not need big bang, dark energy, or dark matter for describing the observations. It predicts intrinsic redshifts of galaxies consistent with what is observed. The Hubble constant that best fits the SNLS data is about 63 km per sec per Mpc. This corresponds to an average electron density of about 0.0002 per cubic centimeter in intergalactic space. This density together with the plasma redshift heating to an average plasma temperature in intergalactic space of about 3 million K explains the observed isotropic cosmic microwave background (CMB) and the cosmic X-ray background.

연구 동기 및 목표

• SNLS 설문조사에서 유래한 제1형 초신성의 밝기-적색편이 관계가 표준 빅뱅 우주론이 아닌 플라즈마 적색편이 우주론과 일치하는지 테스트하는 것.
• 빛의 곡선 너비와 스트레치 인자에 대한 분석을 통해 우주적 시간 수축의 존재를 도전하는 것.
• 은하의 고유 적색편이와 간성배경복사(CMB)가 암흑 에너지나 암흑 물질을 도입하지 않고도 플라즈마 적색편이로 설명 가능한지 확인하는 것.
• 플라즈마 적색편이 모델에서 최적의 허블 상수를 기반으로 간성간 전자 밀도와 온도를 유도하는 것.

제안 방법

• SNLS 데이터(117개의 SNe Ia)를 분석하여 관측된 m-M 밝기와 플라즈마 적색편이 우주론의 예측을 비교한다.
• 은하의 고유 적색편이 약 0.000925씩을 반영하기 위해 수정된 적색편이 z′ = z − 0.00185를 사용한다. 이는 은하수 코로나 전자 밀도 측정에서 유도된 것이다.
• 스트레치 인자 s에 기반한 밝기 보정을 적용한다. 빅뱅 우주론에서는 s ∝ (1+z)로 가정하지만, z에 따라 s가 일정한지 테스트한다.
• 시간 수축 보정이 있는 모델과 없는 모델을 비교한다: 하나는 빛의 곡선이 (1+z)만큼 늘어나는 것으로, 다른 하나는 그렇지 않은 것으로 한다.
• 관측 데이터에 맞추어 허블 상수 H₀를 피팅하며, 주변 은하의 고유 적색편이 및 흡수 효과를 보정한다.
• 플라즈마 적색편이 방정식을 사용하여 H₀로부터 전자 밀도(Ne)와 플라즈마 온도를 유도하며, 이는 CMB 및 X선 배경 복사와 연결된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 SNLS의 밝기-적색편이 데이터는 표준 빅뱅 모델이 아닌 플라즈마 적색편이 우주론을 지지하는가?
• RQ2 관측 데이터는 제1형 초신성의 빛의 곡선에서 우주적 시간 수축을 지지하는가, 아니면 모델 가정의 산물인가?
• RQ3 관측된 등방성 간성배경복사와 X선 배경은 뜨겁고 희박한 간성간 플라즈마에서 광자 에너지 손실로 설명될 수 있는가?
• RQ4 플라즈마 적색편이 모델에서 최적의 허블 상수를 기반으로 유도된 간성간 전자 밀도와 온도는 얼마인가?

주요 결과

• 플라즈마 적색편이 모델에 적합시켰을 때 SNLS 데이터의 m-M 밝기 표준편차는 단지 0.14 magnitude이며, 이는 예측과 뛰어난 일치를 나타낸다.
• 최적 피팅 모델에서 유도된 허블 상수는 63.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹이며, 이는 빅뱅 가정과 무관하게 플라즈마 적색편이 기원과 일치한다.
• 관측 데이터는 우주적 시간 수축의 증거를 보이지 않으며, 빅뱅 모델이 예측한 것처럼 빛의 곡선 너비가 적색편이에 따라 증가하지 않는다.
• 은하의 고유 적색편이는 약 z ≈ 0.000925로 추정되며, 이는 은하수 코로나 전자 밀도 측정과 일치한다.
• 유도된 간성간 평균 전자 밀도는 2.05 × 10⁻⁴ cm⁻³이며, 이는 약 300만 K의 플라즈마 온도와 조합되어 등방성 CMB와 X선 배경을 설명한다.
• 117개 중 10개의 가장 이격된 초신성은 고도가 높은 은하수 위도에서 주로 은하의 흡수 영향을 받았을 가능성이 있으며, 이는 주변 은하의 흡수로 인해 표준 분석이 편향될 수 있음을 시사한다.