[논문 리뷰] Intrinsic Redshifts and the Hubble Constant

M. B. Bell, S. P. Comeau|arXiv (Cornell University)|2003. 05. 05.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 기본 평면 클러스터에서 이전에 은하와 활성은하핵에서 관측된 바와 같이 정수형 내재 적색편이를 특정한다. 이는 기본 적색편이 상수 z_f = 0.62와 조화적으로 관련되어 있으며, 이러한 내재 적색편이를 보정한 후 허블 상수는 H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹로 재계산되며, 표준 분석에서 고려되지 않은 내재 적색편이가 허블 상수 추정치를 과대평가하고 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We show that the V_CMB velocities of the Fundamental Plane (FP) clusters studied in the Hubble Key Project appear to contain the same discrete "velocities" found previously by us and by Tifft to be present in normal galaxies. Although there is a particular Hubble constant associated with our findings we make no claim that its accuracy is better than that found by the Hubble Key Project. We do conclude, however, that if intrinsic redshifts are present and are not taken into account, the Hubble constant obtained will be too high.

연구 동기 및 목표

• 기본 평면 (FP) 클러스터에서도 이전에 은하와 활성은하핵에서 관측된 정수형 내재 적색편이가 나타나는지 조사하기.
• FP 클러스터 데이터에서 유도된 허블 상수에 내재 적색편이가 고려되지 않아 왜곡되는지 평가하기.
• 다양한 천체물리적 체계에서 기본 적색편이 상수 z_f = 0.62가 일관되게 적용되는지 테스트하기.
• FP 클러스터에서 관측된 속도 분산이 잔류 특이 속도에 의해 설명되는지, 아니면 내재 적색편이 양자화에 의해 설명되는지 결정하기.
• 활성은하핵과 은하에서 이전에 추정한 바와 동일한 값을 얻을 수 있도록 FP 클러스터 데이터를 이용해 z_f를 독립적으로 추정하기.

제안 방법

• 허블 핵심 프로젝트(Freedman et al., 2001)에서 확보한 11개의 FP 클러스터의 V_CMB 속도를 거리에 따라 플로팅하여 허블 상수를 유도하기.
• 가정된 H₀에 따라 허블 선에서의 속도 잔차의 RMS 편차를 계산하여 최적의 허블 상수를 식별하기.
• 이전에 보고된 활성은하핵과 은하에서의 정수형 내재 적색편이인 0.62와 0.062와 일치하는 속도 잔차의 정수형 적색편이 성분을 식별하기.
• 적색편이를 양자수 N과 n과 연결하는 내재 적색편이 보정 식(APENDIX A 및 B)을 적용하며, 기본 상수로 z_f = 0.62를 사용하기.
• 선형 회귀 및 최소 RMS 편차 기법을 사용하여 내재 적색편이 기여를 제거한 후 허블 상수를 정밀화하기.
• FP 클러스터 데이터로부터 z_f를 독립적으로 계산하여 이전에 활성은하핵과 은하에서의 추정치와 비교하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기본 평면 클러스터는 은하와 활성은하핵에서 관측된 바와 유사한 정수형 내재 적색편이를 보이는가?
• RQ2 내재 적색편이의 존재로 인해 FP 클러스터 데이터에서 유도된 허블 상수가 왜곡되는가?
• RQ3 FP 클러스터 데이터를 이용해 기본 적색편이 상수 z_f = 0.62를 독립적으로 확인할 수 있는가?
• RQ4 내재 적색편이를 보정한 후 잔류 속도 분산은 얼마이며, 이는 특이 속도 기대치와 일치하는가?
• RQ5 전체 적색편이 양자화 모델인 Lehto-Tifft 모델은 관측된 FP 클러스터 데이터와 호환되는가?

주요 결과

• FP 클러스터의 정수형 내재 적색편이는 이전에 은하와 활성은하핵에서 관측된 바와 일치하며, z_f = 0.62와 관련된 양자화 성분을 포함한다.
• 내재 적색편이를 보정한 후 허블 상수는 H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹로 재계산되며, 보정되지 않은 값인 88.15 km s⁻¹ Mpc⁻¹보다 유의미하게 낮다.
• 보정 후 잔류 RMS 속도 분산은 약 56 km s⁻¹이며, 기대되는 특이 속도와 초기 운동 감쇠와 일치한다.
• FP 클러스터 데이터로부터 독립적으로 추정한 z_f는 z_f = 0.613 ± 0.01로, 이는 이전에 활성은하핵과 은하에서의 추정치인 z_f = 0.62 ± 0.01과 뛰어난 일치를 보인다.
• 데이터는 Lehto-Tifft의 전체 적색편이 양자화 모델을 배제한다. 정수형 적색편이는 허블 흐름 위에 초래되어 있으며, 이를 대체하지는 않는다.
• 이 연구는 다양한 천체물리적 체계에서 z_f = 0.62 기본 적색편이 상수의 독립적 검증을 제공하며, 그 물리적 중요성을 강화한다.