[논문 리뷰] The type Ia supernovae and the Hubble's constant

Ari Brynjolfsson|arXiv (Cornell University)|2004. 07. 20.

Gamma-ray bursts and supernovae참고 문헌 2인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 허블 상수가 우주 전역의 일관된 상수로 간주되는 대신, 선로 상의 전자 밀도에 의해 발생하는 플라즈마 적색편이로 인해 변동할 수 있다고 제안한다. 일식 Ia 초신성 데이터를 사용하여 평균 허블 상수는 59.44 km s⁻¹ Mpc⁻¹이며 표준편차는 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹로 매우 작다. 관측된 편차(측정당 ±8.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹)는 은하수 및 주변 은하의 내재된 적색편이로 기인하며, 이는 표준 빅뱅 모델보다 플라즈마 적색편이 이론을 지지한다.

ABSTRACT

The Hubble's constant is usually surmised to be a constant; but the experiments show a large spread and conflicting estimates. According to the plasma-redshift theory, the Hubble's constant varies with the plasma densities along the line of sight. It varies then slightly with the direction and the distance to a supernova and a galaxy. The relation between the magnitudes of type Ia supernovae and their observed redshifts results in an Hubble's constant with an average value in intergalactic space of 59.44 km per s per Mpc. The standard deviation from this average value is only 0.6 km per s per Mpc, but the standard deviation in a single measurement is about 8.2 km per s per Mpc. These deviations do not include possible absolute calibration errors. The experiments show that the Hubble's constant varies with the intrinsic redshifts of the Milky Way galaxy and the host galaxies for type Ia supernovae, and that it varies with the galactic latitude. These findings support the plasma-redshift theory and contradict the contemporary big-bang theory. Together with the previously reported absence of time dilation in type Ia supernovae measurements, these findings have profound consequences for the standard cosmological theory.

연구 동기 및 목표

• 표준 빅뱅 천문학 대신 플라즈마 적색편이 이론을 사용하여 허블 상수를 재평가한다.
• 허블 상수 측정치의 관측된 산포가 선로 상의 전자 밀도 기울기로 인한 플라즈마 적색편이 때문임을 설명한다.
• 은하수 및 주변 은하의 내재된 적색편이가 초신성 거리 모듈러스 측정치의 모순을 설명할 수 있는지 테스트한다.
• 시간 지연과 체계적 오차 측면에서 플라즈마 적색편이 이론과 표준 모델 간의 일관성을 평가한다.
• 은하계 코로나 및 간성간 공간의 내재된 적색편이와 전자 열량 밀도를 보정함으로써 H₀의 체계적 불확실성을 줄인다.

제안 방법

• 적색편이와 전자 밀도 및 거리 간의 관계를 나타내는 플라즈마 적색편이 단면적 공식 ln(1+z) ≈ 3.3262×10⁻²⁵ ∫₀ᴿ Nₑ dx 를 사용한다.
• 식 (3): H₀ = 3.0764×10⁵ × (Nₑ)ₐᵥ 를 적용하여 선로 상 평균 전자 밀도에서 H₀를 유도한다.
• Riess 등 [1]의 초신성 데이터(z ≤ 1.755)를 분석하며 내재된 적색편이 및 위도에 따라 달라지는 플라즈마 효과를 보정한다.
• 식 (9)과 (10)을 사용하여 투과 및 내재된 적색편이 보정을 포함한 등급-적색편이 관계를 조정한다.
• 초신성 빛의 곡선에서 가정된 시간 지연을 제거한 결과 그 밝기가 증가함을 평가한다.
• 관측된 은하위도에 따른 적색편이 편차를 활용하여 표준 천문학 대비 플라즈마 적색편이 모델을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측된 허블 상수 추정치의 변동성이 선로 상 전자 밀도 기울기로 인한 플라즈마 적색편이 때문인가?
• RQ2 은하수 및 주변 은하의 내재된 적색편이가 초신성 거리 모듈러스 측정치의 모순을 설명할 수 있는가?
• RQ3 일식 Ia 초신성에서 관측된 시간 지연의 부재가 빅뱅 천문학의 예측이 아닌 플라즈마 적색편이 이론과 일치하는가?
• RQ4 은하위도에 따라 달라지는 적색편이 편차가 표준 천문학 모델 대비 플라즈마 적색편이 모델을 지지하는가?
• RQ5 은하계 코로나 및 간성간 공간의 전자 열량 밀도를 고려함으로써 H₀의 체계적 오차를 줄일 수 있는가?

주요 결과

• 내재된 적색편이를 보정한 후 일식 Ia 초신성 데이터로부터 유도된 평균 허블 상수는 59.44 km s⁻¹ Mpc⁻¹이며 표준편차는 단지 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹이다.
• 단일 측정치의 관측된 표준편차는 약 8.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹이며 주로 선로 상 전자 밀도의 변동으로 인한 것이다.
• 은하수 및 주변 은하의 내재된 적색편이는 Δz = 0.000925를 기여하며, 이는 전자 열량 밀도 2.78×10²¹ cm⁻² 와 일치한다. 이는 별도의 관측과도 일치한다.
• 은하위도에 따른 적색편이 편차는 명확하게 관측되며 플라즈마 적색편이 이론과 일치한다. 이는 저위도에서 코로나 플라즈마를 통과하는 경로 길이가 증가하기 때문이다.
• 플라즈마 적색편이를 사용해 보정한 후에도 초신성 빛의 곡선에서 시간 지연이 관측되지 않음은 이 모델을 지지하며 빅뱅 이론의 시간 지연 예측과 모순된다.
• 내재된 적색편이와 전자 밀도 기울기를 고려함으로써 H₀의 체계적 불확실성이 크게 감소함을 보여주며, 더 정확한 거리 척도 보정의 길을 제시한다.