[논문 리뷰] Observational evidence favors a static universe

David F. Crawford|arXiv (Cornell University)|2010. 09. 05.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 169인용 수 18

한 줄 요약

이 논문은 관측 데이터—특히 초신성, 우주 마이크파동복사, 은하 분포—가 표준 빅뱅 모델보다 정적 우주를 지지한다고 주장하며, 곡률 우주론을 대안으로 제안한다. 이 이론은 곡률 적색편이를 통해 빛의 에너지 손실을 설명하며, 어두운 물질이나 어두운 에너지를 요구하지 않고도 허블 상수(64.4 km s⁻¹ Mpc⁻¹), CMB 온도(3.18 K), X선 배경 온도(2.62×10⁹ K)를 관측치와 강력한 일치로 예측한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 다양한 천문학 주제에 걸쳐 관측 증거를 재평가함으로써 우주의 팽창이라는 가정을 도전한다.
• 어두운 물질이나 어두운 에너지를 요구하지 않고 관측 데이터를 설명할 수 있는 타당한 대안으로 곡률 우주론을 제안한다.
• 가장자리 팽창 효과가 기하학적 팽창이 아닌 내재된 진화 또는 곡률 적색편이로 설명될 수 있음을 보여준다.
• 허블 상수, CMB 온도, X선 배경에 대한 정량적 예측을 제공하며 관측치와 일치함을 보인다.
• 곡률 우주론 프레임워크 내에서 파이오니어 10의 이례적 가속도와 태양 중성미자 결핍 현상을 설명한다.

제안 방법

• 곡률 적색편이를 사용: 광자는 곡률이 있는 시공간과의 상호작용으로 에너지를 잃으며, 이로 인해 2차적으로 저에너지 광자가 생성된다.
• 곡률 압력 도입: 입자 밀도에 의한 반작용 힘으로, 시공간 곡률를 억제하여 정적 우주를 안정화시킨다.
• 정적 기하학에서 프리드만 방정식을 적용하여 곡률 우주론 하에서 등급, 등급, 각 크기 관계를 유도한다.
• 초신성, CMB, 라디오 소스 수 등 13개 주제에 걸쳐 관측 데이터를 사용해 곡률 우주론(CC)과 빅뱅(ΛCDM) 모델의 예측을 비교한다.
• 대칭 오차 처리를 갖춘 fitexy 회귀를 사용하여 양변에 오차가 존재하는 데이터를 분석하고, 적응형 노이즈 항목 η²를 포함해 χ²를 최소화한다.
• 관측치와의 예측 비교: 허블 상수, CMB 온도, X선 배경 온도, 은하 회전곡선

실험 결과

연구 질문

• RQ1 멀리 떨어진 은하의 관측된 적색편이는 기하학적 팽창보다 정적 우주에서의 곡률 적색편이로 더 잘 설명될 수 있는가?
• RQ2 핫 빅뱅을 가정하지 않고도 곡률 우주론에서 관측된 우주 마이크파동복사 온도(2.725 K)를 재현할 수 있는가?
• RQ3 형광 Ia 초신성의 빛의 세기 변화와 등급 거리에 시간 팽창 효과가 필요한가, 아니면 정적 모델에서 내재된 진화로 설명될 수 있는가?
• RQ4 곡률 우주론은 뜨겁고 팽창하는 플라즈마를 가정하지 않고도 X선 배경 복사와 그 온도(2.62×10⁹ K)를 설명할 수 있는가?
• RQ5 곡률 우주론은 어두운 에너지나 수정된 중력 이론을 도입하지 않고도 파이오니어 10의 이례적 가속도를 설명할 수 있는가?

주요 결과

• 곡률 우주론은 허블 상수를 64.4 ± 0.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹로 예측하며, 초신성 기반 추정치(63.8 ± 0.5 km s⁻¹ Mpc⁻¹)와 코마 은하단 측정치(65.7 km s⁻¹ Mpc⁻¹)와 매우 유사하다.
• 곡률 우주론에서 예측한 우주 플라즈마의 온도는 2.56×10⁹ K이며, 관측된 X선 배경 온도(2.62 ± 0.04)×10⁹ K와 뛰어난 일치를 보인다.
• 곡률 우주론에서 이론적으로 도출된 CMB 온도는 3.18 K이며, 가정된 우주의 기체 조성에 따라 관측된 2.725 K와 몇 퍼센트 내외로 일치한다.
• 곡률 우주론은 어두운 물질을 요구하지 않고 은하 회전곡선과 은하단 속도 분산을 설명할 수 있다.
• 이론은 초신성 빛의 세기 변화에서 시간 팽창이 없음을 설명하기 위해 (1+z) 시간 팽창이 필요 없다는 점을 보이며, 관측 결과와 일치한다.
• 만약 행성 간 먼지 밀도가 현재 추정치보다 略로 높다면, 파이오니어 10의 이례적 가속도는 곡률 우주론의 예측과 일치한다.