[论文解读] Concerns about the reliability of publicly available SNe Ia data

M. Rameez|arXiv (Cornell University)|May 1, 2019

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 10被引用 7

一句话总结

本文对Pantheon和JLA星系系综中公开可用的Ia型超新星（SNe Ia）数据的可靠性提出严重质疑，特别是关于不一致的日心红移（$z_{Ω\mathrm{hel}}$）和有缺陷的特殊速度修正。研究显示，58颗SNe Ia在两个数据集中的$z_{Ω\mathrm{hel}}$值差异达到其标称不确定度的5至137倍，且这些差异自2018年11月后被引入，表明这些修正使宇宙学推断偏向更高的$\Omega_{\Lambda}$，从而削弱了对宇宙加速膨胀的$>5\sigma$证据的信心。

ABSTRACT

I highlight several concerns regarding the consistency of Type Ia supernova data in the publicly available Pantheon and JLA compilations. The measured heliocentric redshifts (zhel) of $\sim$150 SNe Ia as reported in the Pantheon catalogue are significantly discrepant from those in JLA - with 58 having differences amounting to between 5 and 137 times the quoted measurement uncertainty. The discrepancy seems to have been introduced in the process of rectifying a previously reported issue. The Pantheon catalogue until very recently had the redshifts of all SNe Ia up to z $\sim$ 0.3 modified under the guise of 'peculiar velocity corrections' - although there is no information on peculiar velocities at such high redshifts. While this has reportedly been rectified on Github by removing peculiar velocity corrections for z > 0.08, the impact of this on the published cosmological analysis of the Pantheon catalogue is not stated. In JLA, the effect of these 'corrections' is to significantly bias the inferred value of $Ω_Λ$ towards higher values, while the equivalent effect on Pantheon cannot be ascertained due to the unavailability of the individual components of the covariance matrix in the public domain. I provide Jupyter notebooks and URLs in order to allow the reader to ascertain the veracity of these assertions.

研究动机与目标

• 调查JLA与Pantheon SNe Ia星系系综中日心红移（$z_{\\mathrm{hel}}$）的不一致性。
• 评估在Pantheon星系系综中对$z \sim 0.3$以下SNe Ia应用的错误特殊速度修正的影响。
• 评估这些数据不一致性如何影响宇宙学推断，特别是对$\Omega_{\Lambda}$的推断值。
• 鉴于未经验证且未记录的红移变化，质疑基于Pantheon数据的$>5\sigma$宇宙加速证据的有效性。
• 提供开源的Jupyter笔记本，以支持对报告的差异和偏差进行独立验证。

提出的方法

• 使用公开可用的数据文件，比较JLA与Pantheon星系系综中58颗共同SNe Ia的$z_{\\mathrm{hel}}$值。
• 采用保守的不确定度$\sigma_z = 0.0005$（如SDSS DR4及其他来源所报告），计算红移差异的显著性水平。
• 使用$z_{\\mathrm{hel}}$而非$z_{\\mathrm{cmb}}$重新分析JLA数据集，以评估对$\Omega_{\\mathrm{M}}$和$\Omega_{\\mathrm{\Lambda}}$的偏差影响。
• 在JLA数据集中重复[8]中的统计分析，使用$z_{\\mathrm{hel}}$以量化宇宙学参数的偏差。
• 利用公开的GitHub代码库，追踪红移值和特殊速度修正随时间的变化。
• 提供Jupyter笔记本，以重现红移比较和宇宙学参数估计过程，支持独立验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何58颗SNe Ia在Pantheon中的$z_{\\mathrm{hel}}$值与JLA相比，差异达到其测量不确定度的5至137倍？
• RQ2 2018年11月的红移修正对Pantheon星系系综宇宙学分析有何影响？
• RQ3 在$z > 0.08$处（无观测数据或速度模型存在）对SNe Ia应用特殊速度修正，如何影响$\Omega_{\\Lambda}$的推断值？
• RQ4 为何Pantheon的协方差矩阵未以分解形式公开，导致无法独立验证宇宙学结果？
• RQ5 Pantheon和JLA中报告的特殊速度修正在多大程度上导致了对宇宙加速证据的偏差？

主要发现

• 58颗SNe Ia在JLA与Pantheon之间表现出超过5σ的$z_{\\mathrm{hel}}$差异，最大差异达137σ，表明存在显著的数据不一致。
• 这些红移差异于2018年11月27日被引入，尽管此前报告了对早期错误的修复，但此次更改未被记录也未经过验证。
• Pantheon中对$z \sim 0.3$以下的SNe Ia应用了特殊速度修正，尽管在如此高红移处既无观测数据也无速度模型，因此这些修正缺乏依据。
• 在JLA星系系综中，这些错误的特殊速度修正使$\Omega_{\\Lambda}$的估计值偏向更高，从而降低了宇宙加速证据的显著性。
• 使用$z_{\\mathrm{hel}}$而非$z_{\\mathrm{cmb}}$重新分析JLA数据，仅能得出约$\sim 1.8\sigma$的加速证据，经偏差修正后甚至低于$1.5\sigma$，与原始JLA结果相矛盾。
• 红移修正对Pantheon宇宙学分析的影响仍未被记录，且由于其协方差矩阵未公开，无法独立验证其结果。