[论文解读] The type Ia supernovae and the Hubble's constant

Ari Brynjolfsson|arXiv (Cornell University)|Jul 20, 2004

Gamma-ray bursts and supernovae参考文献 2被引用 6

一句话总结

本文提出，哈勃常数的变化是由于视线方向上等离子体红移导致的电子密度变化，而非作为普遍常数。利用Ia型超新星数据，推导出平均哈勃常数为59.44 km s⁻¹ Mpc⁻¹，标准差仅为0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹，而观测到的偏差（每测量值±8.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹）归因于银河系及宿主星系中的本征红移，支持等离子体红移理论而非标准大爆炸模型。

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.

研究动机与目标

• 使用等离子体红移理论而非标准大爆炸宇宙学重新评估哈勃常数。
• 解释哈勃常数测量值的观测差异是由于视线方向上电子密度梯度所致。
• 检验银河系及宿主星系中的本征红移是否可解释超新星距离模数测量中的差异。
• 评估超新星数据与等离子体红移理论相比标准模型的一致性，尤其关注时延效应和系统误差。
• 通过校正银河系日冕和星际空间中的本征红移及电子柱密度，减少H₀的系统不确定性。

提出的方法

• 使用等离子体红移截面公式 ln(1+z) ≈ 3.3262×10⁻²⁵ ∫₀ᴿ Nₑ dx，将红移与电子密度和距离关联。
• 应用公式(3)：H₀ = 3.0764×10⁵ × (Nₑ)ₐᵥ，从视线方向上的平均电子密度推导H₀。
• 分析Riess等人[1]的超新星数据（z ≤ 1.755），对本征红移和纬度依赖的等离子体效应进行校正。
• 使用公式(9)和(10)调整星等-红移关系，纳入吸收和本征红移的校正。
• 评估从超新星光 light 曲线中移除假设的时间膨胀的影响，该影响使光度显得更亮。
• 利用观测到的银纬依赖性红移偏差验证等离子体红移模型，而非标准宇宙学模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的哈勃常数估计值的变化是否源于视线方向上电子密度梯度引起的等离子体红移？
• RQ2 银河系及宿主星系的本征红移是否可解释超新星距离模数测量中的差异？
• RQ3 当使用等离子体红移理论校正后，Ia型超新星缺乏时间膨胀的现象是否与大爆炸宇宙学的预测相矛盾，而与等离子体红移理论一致？
• RQ4 银河系纬度依赖的红移偏差是否支持等离子体红移模型而非标准宇宙学模型？
• RQ5 通过考虑银河系日冕和星际空间中的电子柱密度，能否减少H₀中的系统误差？

主要发现

• 在对本征红移进行校正后，从Ia型超新星数据推导出的平均哈勃常数为59.44 km s⁻¹ Mpc⁻¹，标准差仅为0.6 km s⁻¹ Mpc⁻¹。
• 单次测量的观测标准差约为8.2 km s⁻¹ Mpc⁻¹，主要源于视线方向上电子密度的变化。
• 银河系及宿主星系的本征红移贡献Δz = 0.000925，对应电子柱密度为2.78×10²¹ cm⁻²，与独立观测结果一致。
• 银纬对红移偏差的影响清晰可见，且与等离子体红移理论一致，表明低银纬处通过日冕等离子体的路径更长。
• 当使用等离子体红移校正后，超新星光 light 曲线中缺乏时间膨胀的现象支持该模型，并与大爆炸理论预测相矛盾。
• 通过考虑本征红移和电子密度梯度，H₀的系统不确定性显著降低，表明该方法为改进距离尺度校准提供了可行路径。