[論文レビュー] Time variability of the gravitational constant and Type Ia supernovae

Luca Amendola, Stefano Corasaniti+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、重力定数（G）の緩やかな時間変動が、タイプIa超新星（SNe Ia）の観測と開いた、ラムダゼロの宇宙論モデルの間の矛盾を解消できるかどうかを検討している。Gの時間変動を考慮したSNe Iaの距離輝度のモデル化を通じて、過去における実験的に許容される程度のGのわずかな増加が、SNe Iaデータと零ラムダの開いた宇宙モデルとの間の矛盾を解消できることを示しており、ダークエネルギーの代替案としての可能性を提示している。

ABSTRACT

We investigate to which extent a time variation of the gravitational constant or other fundamental constants affects the best fit of the Hubble diagram of type Ia supernovae. In particular, we show that a slow increase of $G$ in the past, below experimental constraints, can reconcile the SNe Ia observations with an open zero-$Λ$ universe.

研究の動機と目的

• 時間変動する重力定数（G）がタイプIa超新星のハッブル図に与える影響を評価すること。
• 過去におけるGの緩やかな増加が、零宇宙定数を有する宇宙論モデルとSNe Ia観測との間に生じる不一致を解消できるかどうかを検証すること。
• このようなGの変動が、現在のGの時間変動に関する実験的制約と整合しているかどうかを特定すること。
• 時間変動するGのモデルが、ダークエネルギーを仮定せずにSNe Iaの観測された距離輝度を再現できるかどうかを検討すること。

提案手法

• 研究では、時間変動する重力定数G(t)を含むフレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙におけるタイプIa超新星の距離輝度をモデル化している。
• 現在のGの変動に関する実験的制約と整合するように、宇宙時間に伴いG(t)がゆっくりと増加すると仮定している。
• Gの時間依存性をべき乗則または対数的依存性として扱い、G(t)を含む修正されたフレリッドマン方程式から距離輝度を導出している。
• 理論的予測のハッブル図を観測SNe Iaデータと比較し、適合度を評価している。
• 分析は、Ω₀ < 1でΛ = 0の開いた宇宙の場合に焦点を当てており、時間変動するGが観測された超新星の減光を再現できるかどうかを評価している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間変動する重力定数は、タイプIa超新星の観測と開いた、ラムダゼロの宇宙論モデルを一致させられるか？
• RQ2 Gの緩やかな増加は、タイプIa超新星の距離輝度にどのような影響を与えるか？
• RQ3 時間変動するGのモデルは、現在のGの時間変動に関する実験的制限と整合しているか？
• RQ4 時間変動するGのモデルは、タイプIa超新星の観測された減光を説明するためにダークエネルギーを必要としなくなるか？

主な発見

• 宇宙時間に伴いGが緩やかに増加する場合、SNe Iaの観測と開いた、ラムダゼロの宇宙論モデルを一致させることができる。
• Gに必要な変動は現在の実験的制約の範囲内にあり、このモデルは現象論的に妥当である。
• 時間変動するGのモデルにおける距離輝度は、宇宙定数を仮定せずとも観測されたSNe Iaのハッブル図と一致する。
• このモデルは、加速膨張による遠方超新星の見かけの減光を時間変動するGによるものとして説明することで、ダークエネルギーの仮定を回避する有効な代替案を提供する。