[논문 리뷰] The Case for a Hubble Constant of 30 km/s/Mpc

James G. Bartlett, Alain Blanchard외 2명|arXiv (Cornell University)|1994. 07. 20.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 30 km/s/Mpc의 허블 상수를 주장하며, 이 낮은 값이 우주론적 긴장을 해결함으로써 현재의 나이 위기 문제를 피하고, 충분히 오래된 우주를 보장하며, 관측과 일치하는 냉각된 암흑물질 분포함수를 생성하고, X선으로 선택된 은하단의 데이터와 일치하는 은하단의 빈도와 질량 비율을 예측한다고 주장한다. 저자들은 이론적 우월성을 바탕으로 당시 일반적으로 수용된 50–90 km/s/Mpc의 범위와 대비하여 이를 제시한다.

ABSTRACT

Although cosmologists have been trying to determine the value of the Hubble constant for nearly 65 years, they have only succeeded in limiting the range of possibilities: most of the current observational determinations place the Hubble constant between 50 km/s/Mpc and 90 km/s/Mpc. The uncertainty is unfortunate because this fundamental parameter of cosmology determines both the distance scale and the time scale, and thereby affects almost all aspects of cosmology. Here we make the case for a Hubble constant that is even smaller than the lower bound of the accepted range, arguing on the basis of the great advantages, all theoretical in nature, of a Hubble constant of around 30 km/s/Mpc. Those advantages are: (1) a comfortable expansion age that avoids the current age crisis; (2) a cold dark matter power spectrum whose shape is in good agreement with the observational data and (3) which predicts an abundance of clusters in close agreement with that of x-ray selected galaxy clusters; (4) a nonbaryonic to baryonic mass ratio that is in better agreement with recent determinations based upon cluster x-ray studies. In short, such a value for the Hubble constant cures almost all the ills of the current theoretical orthodoxy, a flat Universe comprised predominantly of cold dark matter.

연구 동기 및 목표

• 낮은 허블 상수 값을 제안함으로써 현재의 나이 위기 문제를 해결하기 위해.
• 냉각된 암흑물질 분포함수의 이론적 예측을 관측 데이터와 조율하기 위해.
• X선으로 선택된 은하단 관측과 일치하는 이론적 예측의 은하단 빈도를 확보하기 위해.
• 최근 X선 은하단 연구와의 일치를 향상시키기 위해 비바리온 및 바리온 질량 비율의 일치를 개선하기 위해.
• 이론적 일관성에 기반해 당시 일반적으로 수용된 50–90 km/s/Mpc의 범위를 도전하며, 30 km/s/Mpc의 값을 주장하기 위해.

제안 방법

• 30 km/s/Mpc의 허블 상수를 사용하여 우주의 팽창 역사에 대한 이론적 모델링을 수행하였다.
• 이 허블 상수 하에서의 우주의 나이를 계산하여 별의 나이와의 일치성을 평가하였다.
• 관측 데이터와의 일치성을 평가하기 위해 이 허블 상수 값으로 예측된 냉각된 암흑물질 분포함수의 형태를 비교하였다.
• 새로운 허블 상수 기반으로 은하단 빈도를 추정하고 X선으로 선택된 은하단 조사와 비교하였다.
• X선 은하단 데이터와 이론적 예측을 사용하여 비바리온 대 바리온 질량 비율을 평가하였다.
• 허블 상수를 사용하여 우주론 모델의 거리 및 시간 척도를 캘리브레이션하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값이 충분히 오래된 우주를 제공함으로써 현재의 나이 위기를 해결하는가?
• RQ2 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값으로 예측된 냉각된 암흑물질 분포함수의 형태가 관측 데이터와 일치하는가?
• RQ3 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값 하에서 이론적 예측된 은하단 빈도가 X선으로 선택된 은하단 조사에서 관측된 결과와 일치하는가?
• RQ4 이 모델에서 예측된 비바리온 대 바리온 질량 비율이 최근 X선 은하단 측정치와 일치하는가?
• RQ5 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값이 평탄하고 냉각된 암흑물질가 지배하는 우주에 대해 더 통합적인 이론적 프레임워크를 제공하는가?

주요 결과

• 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값은 가장 오래된 관측된 별들과의 충돌을 피함으로써 현재의 나이 위기를 안정적으로 해결하는 우주의 나이를 제공한다.
• 이 허블 상수 값으로 예측된 냉각된 암흑물질 분포함수의 형태는 관측 데이터와 양호한 일치를 보인다.
• 이 모델은 X선으로 선택된 은하단의 관측된 수와 밀도적으로 일치하는 은하단 빈도를 예측한다.
• 이 모델에서 유도된 비바리온 대 바리온 질량 비율은 최근 X선 은하단 연구와 더 나은 일치를 보인다.
• 나이, 구조 형성, 질량 비율에 걸친 이론적 일관성은 30 km/s/Mpc의 허블 상수 값을 당시 일반적으로 수용된 50–90 km/s/Mpc의 범위보다 더 우수한 근거로 지지한다.