Tại sao chúng ta tiếp tục tìm thấy sự khác biệt trong Hằng số Hubble?

Sau khi xem xét một số bài báo gần đây (ví dụ bên dưới) cố gắng rút ra giá trị của Hằng số Hubble, tất cả đều kết luận với các giá trị khác nhau đáng kể (nói theo ngữ cảnh). Tại sao lại thế này? Mỗi kỹ thuật có vẻ đủ nghiêm ngặt và không kém phần bắt nguồn từ vật lý được hiểu. Đây chỉ đơn giản là một dạng lỗi nào đó hay là do một số vật lý chưa được khám phá?

Giấy tờ:

• Một phép đo còi báo động tiêu chuẩn sóng hấp dẫn của hằng số Hubble , H ₀ = 70
• Kết quả Planck 2015 , H ₀ = 67,8
• Parallaxes mới của Cepheids thiên hà từ Quét không gian Kính viễn vọng: Ý nghĩa đối với hằng số Hubble , H ₀ = 73,48

Tôi hiểu rằng đây là một chủ đề nóng trong vũ trụ học, tuy nhiên tôi vẫn chưa hiểu tại sao chúng ta gặp rắc rối với việc lấy các giá trị đo được của Hubble Constant để hội tụ.

Để làm cho một câu chuyện dài ngắn, các phép đo từ Planck và Kính viễn vọng Không gian Hubble không đồng ý và lý do đằng sau điều này không được biết đến.

Đầu tiên, chúng ta hãy nhìn vào các giá trị với sự không chắc chắn . Sau đó, chúng tôi có ba kết quả khác nhau, có lẽ, không nhất quán như ban đầu:

• $70.0^{+12.0}_{-8.0}\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ từ LIGO .
• $67.8\pm0.9\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ từ Planck .
• $73.48\pm1.66\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$ từ các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST) .

Phép đo LIGO phù hợp với các phép đo khác, vì các tác giả vui vẻ lưu ý trong kết luận của họ. Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa kết quả từ Planck và kết quả từ HST. Đây không phải là một vấn đề mới; nhóm Hubble trước đây đã xác định giá trị cho hằng số Hubble là vào năm 2016. Độ không đảm bảo trong các phép đo mô tả một độ lệch chuẩn ; điều đó không có nghĩa là tất cả các giá trị vượt quá khoảng đo cộng hoặc trừ đi một độ lệch chuẩn là không thể.$73.24\pm1.24\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$

Bây giờ, sự khác biệt giữa kết quả Planck và dữ liệu HST 2016 là , rất nhiều. Nhóm đã đưa ra một số giải thích cho sự khác biệt:$3.4\sigma$

• Lỗi hệ thống trong việc thu thập dữ liệu, bao gồm cả việc sử dụng các biến Cepheid được sử dụng cho các phép đo.
• Các biến thể quy mô nhỏ trong hằng số Hubble, dường như không được truyền qua dữ liệu.
• Lỗi hệ thống trong kết quả Planck.
• Sửa chữa cần thiết cho mô hình vũ trụ CDM , được sử dụng bởi Planck.$\Lambda$

Trong bài báo năm 2018, các tác giả lưu ý rằng xung đột với dữ liệu Planck thậm chí còn mạnh hơn - (và chúng tôi hiện đang nhận được kết quả có thể là ; tôi nên kiểm tra chúng). Họ đã không thể chỉ ra một con số cho bất kỳ vấn đề nào có thể đứng sau sự khác biệt; Họ lạc quan nói rằng đó có thể là dấu hiệu của vật lý mới.$3.7\sigma$4,4 σ$4.4\sigma$

Mặc dù hằng số Hubble mô tả tốc độ mở rộng hiện tại của Vũ trụ, nhưng nó cũng nên được xem như là một tham số (trong số những thứ khác) của một mô hình vũ trụ nhất định (ví dụ: Lambda-CDM).

Tất cả các phương pháp để đo hằng số Hubble đều ít nhiều gián tiếp theo một cách nào đó và chúng dựa trên các giả định rất khác nhau. Ví dụ, sự phát xạ của Nền vi sóng vũ trụ (CMB) được quan sát bởi Planck đã xảy ra trong Vũ trụ ban đầu, khi tốc độ mở rộng rất khác so với giá trị hiện tại của nó. Do đó, "phép đo" hằng số Hubble từ các bài báo Planck chỉ có thể có trong một mô hình vũ trụ rất cụ thể, mô tả cách thức CMB này trông như thế nào ngày nay. Nếu có gì đó không ổn với mô hình này, hằng số Hubble được tính toán từ dữ liệu Planck sẽ không còn tương ứng với tốc độ mở rộng hiện tại của Vũ trụ và do đó không đồng ý với các "phép đo" cục bộ hơn. Trong bối cảnh này, địa phương có nghĩa là gần hơn với thời điểm hiện tại trong lịch sử mở rộng.

Đây là lý do tại sao "gặp rắc rối với việc đo hằng số Hubble" là một trong những triệu chứng của "tìm hiểu về mô hình vũ trụ". Cộng đồng đồng ý rộng rãi rằng chúng tôi chưa biết nguyên nhân gây ra sự mâu thuẫn khi giả định Lambda-CDM. Khi sự căng thẳng trở nên quan trọng hơn, nó có thể là một dạng lỗi hệ thống chưa biết (quan sát hoặc lý thuyết hơn), hoặc có thể là Lambda-CDM là một mô tả không chính xác về Vũ trụ của chúng ta.

Sự khác biệt không đổi của Hubble với kết quả CDM của Planck lambda đã được điều chỉnh bởi lý thuyết Năng lượng khối lượng tử (QME) = 67,76 (km / s) / Mpc ... Xem tài liệu nghiên cứu Lý thuyết QME Universal Hubble Constant Ho = 67,76 (km / s) / Mpc cho phép kết hợp hoàn toàn các kính thiên văn vũ trụ với kết quả vệ tinh .

Trừu tượng:

Bằng cách áp dụng các nguyên tắc của lý thuyết Năng lượng khối lượng tử (QME), các giá trị hằng số Hubble (Ho) khác nhau từ các nguồn khác nhau như đo đạc vệ tinh, quan sát kính viễn vọng không gian, lý thuyết QME, LIGO, BOA, WMAP và khảo sát bầu trời được điều chỉnh một cách khoa học thành một giá trị phổ quát thực sự duy nhất của Ho (Universal) = 67,76 (km / s) / Mpc.