[论文解读] Intrinsic Redshifts and the Hubble Constant

M. B. Bell, S. P. Comeau|arXiv (Cornell University)|May 5, 2003

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 9

一句话总结

本文在基本平面（FP）星系团中识别出离散的本征红移——此前在星系和类星体中观测到的、与基本红移常数 z_f = 0.62 成谐波关系的红移——当对这些本征红移进行校正后，哈勃常数被重新计算为 H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹，表明标准分析中未计入的本征红移会高估哈勃常数的估计值。

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.

研究动机与目标

• 研究基本平面（FP）星系团中是否也存在此前在星系和类星体中观测到的离散本征红移。
• 评估未计入的本征红移是否会对从 FP 星系团数据中导出的哈勃常数造成偏差。
• 检验基本红移常数 z_f = 0.62 在不同天体物理系统中的一致性。
• 确定 FP 星系团中观测到的速度 dispersion 是否可由残余本动速度解释，或是否源于本征红移的量子化。
• 利用 FP 星系团数据独立测定 z_f，以验证此前从类星体和星系中获得的估计值。

提出的方法

• 分析了来自哈勃关键项目（Freedman et al., 2001）的 11 个 FP 星系团的 V_CMB 速度，将其与距离关系绘图以推导哈勃常数。
• 计算了速度残差相对于假设 H₀ 的均方根（RMS）偏差，以识别最佳拟合的哈勃常数。
• 在速度残差中识别出离散红移分量，其与此前在类星体和星系中报告的 0.62 和 0.062 本征红移一致。
• 应用附录 A 和 B 中的本征红移校正公式，将红移与量子数 N 和 n 关联，其中 z_f = 0.62 为基本常数。
• 使用线性回归和最小 RMS 偏差技术，在去除本征红移贡献后优化哈勃常数。
• 独立计算 z_f，将其与此前从类星体和星系中获得的估计值进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 基本平面星系团是否表现出与星系和类星体中发现的类似的离散本征红移？
• RQ2 本征红移的存在是否会对从 FP 星系团数据中导出的哈勃常数造成偏差？
• RQ3 能否利用 FP 星系团数据独立验证基本红移常数 z_f = 0.62？
• RQ4 在对本征红移进行校正后，残余速度 dispersion 是多少，其是否与本动速度的预期一致？
• RQ5 Lehto-Tifft 的总红移量子化模型是否与观测到的 FP 星系团数据相容？

主要发现

• FP 星系团中的离散本征红移与此前在星系和类星体中观测到的相同，其量子化分量与 z_f = 0.62 相关。
• 在对本征红移进行校正后，哈勃常数被重新计算为 H₀ = 71.4 ± 0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹，显著低于未经校正的 88.15 km s⁻¹ Mpc⁻¹。
• 校正后的残余均方根速度 dispersion 约为 56 km s⁻¹，与预期的本动速度及原初运动阻尼一致。
• 通过 FP 星系团数据独立确定的 z_f 为 0.613 ± 0.01，与此前从类星体和星系中获得的 z_f = 0.62 ± 0.01 估计值高度一致。
• 数据否定了 Lehto-Tifft 的总红移量子化模型，因为离散红移是叠加在哈勃流之上的，而非取代它。
• 本研究在多个天体物理系统中独立验证了 z_f = 0.62 的基本红移常数，增强了其物理意义。