Warum finden wir weiterhin eine Diskrepanz in der Hubble-Konstante?

Nachdem wir uns einige neuere Arbeiten (Beispiele unten) angesehen haben, die versuchen, den Wert der Hubble-Konstante abzuleiten, schließen sie alle mit dramatisch unterschiedlichen Werten (im Kontext). Warum ist das? Jede der Techniken scheint ausreichend streng und ebenso gut in der verstandenen Physik verwurzelt zu sein. Ist dies einfach eine Form von Fehler oder liegt es an einer noch zu entdeckenden Physik?

Papiere:

• Eine Gravitationswellen-Standardsirenenmessung der Hubble-Konstante , H ₀ = 70
• Planck 2015 Ergebnisse , H ₀ = 67,8
• Neue Parallaxen galaktischer Cepheiden durch räumliches Scannen des HubbleSpace-Teleskops: Implikationen für die Hubble-Konstante , H ₀ = 73,48

Ich verstehe, dass dies derzeit ein heißes Thema in der Kosmologie ist, aber ich verstehe noch nicht, warum wir Probleme haben, unsere gemessenen Werte der Hubble-Konstante zu konvergieren.

Um es kurz zu machen, die Messungen von Planck und dem Hubble-Weltraumteleskop stimmen nicht überein, und der Grund dafür ist nicht bekannt.

Betrachten wir zunächst die Werte mit den Unsicherheiten . Wir haben dann drei verschiedene Ergebnisse, die vielleicht nicht so inkonsistent sind, wie sie ursprünglich schienen:

• $70.0^{+12.0}_{-8.0}\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ von LIGO .
• $67.8\pm0.9\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ von Planck .
• $73.48\pm1.66\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ aus Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops (HST) .

Die LIGO-Messung stimmt mit den anderen überein, wie die Autoren in ihren Schlussfolgerungen gerne festhalten. Es besteht jedoch eine Diskrepanz zwischen den Ergebnissen von Planck und den Ergebnissen von HST. Dies ist kein neues Problem. Die Hubble-Gruppe hat zuvor einen Wert für die Hubble-Konstante von . Die Unsicherheiten bei den Messungen beschreiben eine Standardabweichung ;; Dies bedeutet nicht, dass alle Werte außerhalb des Messintervalls plus oder minus einer Standardabweichung unmöglich sind.$73.24\pm1.24\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$

Der Unterschied zwischen den Planck-Ergebnissen und den HST-Daten für 2016 beträgt nun , was sehr viel ist. Die Gruppe lieferte mehrere Erklärungen für die Diskrepanz:$3.4\sigma$

• Systematische Fehler bei der Datenerfassung, einschließlich der Verwendung der für die Messungen verwendeten Cepheid-Variablen.
• Kleine Variationen der Hubble-Konstante, die sich wahrscheinlich nicht durch die Daten verbreitet haben.
• Systematische Fehler in den Planck-Ergebnissen.
• Korrekturen am CDM-Modell der Kosmologie, das von Planck verwendet wird.$\Lambda$

In der Veröffentlichung von 2018 stellen die Autoren fest, dass der Konflikt mit den Planck-Daten noch größer ist - (und wir erhalten jetzt Ergebnisse, die besagen, dass es ; ich sollte diese überprüfen). Sie waren nicht in der Lage, eine Zahl auf ein einzelnes Problem zu verweisen, das hinter der Diskrepanz stehen könnte. Sie sagen optimistisch, dass dies das Zeichen einer neuen Physik sein könnte.$3.7\sigma$4,4 σ$4.4\sigma$

Während die Hubble-Konstante die aktuelle Expansionsrate des Universums beschreibt, sollte sie (unter anderem) auch als Parameter eines bestimmten kosmologischen Modells (z. B. Lambda-CDM) angesehen werden.

Alle Methoden zur Messung der Hubble-Konstante sind in irgendeiner Weise mehr oder weniger indirekt und beruhen auf sehr unterschiedlichen Annahmen. Beispielsweise trat die von Planck beobachtete Emission des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB) im frühen Universum auf, als sich die Expansionsrate stark von ihrem aktuellen Wert unterschied. Daher ist eine "Messung" der Hubble-Konstante aus den Planck-Arbeiten nur innerhalb eines sehr spezifischen kosmologischen Modells möglich, das beschreibt, wie dieses CMB heute aussehen würde. Wenn etwas mit diesem Modell nicht stimmt, würde die aus Planck-Daten berechnete Hubble-Konstante nicht mehr der aktuellen Expansionsrate des Universums entsprechen und daher mit lokaleren "Messungen" nicht einverstanden sein. Lokal bedeutet in diesem Zusammenhang näher am aktuellen Moment in der Expansionsgeschichte.

Aus diesem Grund ist "Probleme beim Messen der Hubble-Konstante" ein Symptom für "Lernen über das kosmologische Modell". Die Community ist sich weitgehend einig, dass wir noch nicht wissen, was die Inkonsistenzen verursacht, wenn Lambda-CDM angenommen wird. Wenn die Spannung an Bedeutung gewinnt, könnte es sich um eine Form eines unbekannten systematischen Fehlers (beobachtend oder theoretischer) handeln, oder es könnte sein, dass Lambda-CDM eine ungenaue Beschreibung unseres Universums ist.

Die Hubble-Konstantendiskrepanz mit den Planck-Lambda-CDM-Ergebnissen wurde durch die Quantenmassenenergietheorie (QME) = 67,76 (km / s) / Mpc in Einklang gebracht ... Siehe Forschungsbericht QME-Theorie Universelle Hubble-Konstante Ho = 67,76 (km / s) / Mpc ermöglicht die vollständige Abstimmung von Weltraumteleskopen mit Satellitenergebnissen .

Abstrakt:

Durch Anwendung der Prinzipien der Quantum Mass-Energy (QME) -Theorie werden die stark unterschiedlichen Hubble-Konstanten (Ho) -Werte aus verschiedenen Quellen wie Satellitenmessungen, Weltraumteleskopbeobachtungen, QME-Theorie, LIGO, BOA, WMAP und Himmelsvermessungen wissenschaftlich in Einklang gebracht in einen einzigen wahren Universalwert von Ho (Universal) = 67,76 (km / s) / Mpc.