Существуют ли независимые от реликтового излучения исследования кривизны Вселенной?

Question

Существуют ли независимые от реликтового излучения исследования кривизны Вселенной?

Кайл Оман

Сегодня есть препринт (думаю, он также появился в Nature Astronomy 4 ноября), в котором утверждается, что $\Lambda{\rm CDM}+\Omega_k$ модель с негативом $\Omega_k$ довольно хорошо соответствует данным Planck Legacy 2018 CMB и устраняет некоторые внутренние противоречия в данных. Например, сравнение фидуциальной модели, подходящей либо к низкому, либо к высокому угловому масштабу по отдельности, выявляет некоторые несоответствия в космологических параметрах на $1\sigma$ уровень (по параметру, полагаю, общее напряжение хуже). Эти противоречия, по-видимому, исчезают, если разрешить замкнутость Вселенной, но с некоторыми интересными последствиями: например, предпочтительное значение $H_0$ падает примерно до $50\,{\rm km} \,{\rm s}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-1}$ (только для ограничения CMB)!

Это заставляет меня задаться вопросом, существуют ли какие-либо независимые от реликтового излучения измерения с достойным влиянием на $\Omega_k$ , на соответствующем уровне точности (статья выступает за $\Omega_k\sim-0.04$ ). Линзирования, БАО и СНИа, насколько я знаю, нет, но есть и другие измерения в космологии...

Джим

Пока нет окончательного ответа, поэтому просто обсудим в комментариях. Я не понимаю, как они могут быть. Вам понадобится что-то разумно инвариантное к масштабу, которое предлагает широкий участок неба для тестирования значений. Я полагаю, вы могли бы провести некоторые астрономические измерения, чтобы ограничить влияющие значения (такие как измерение расстояний до звезд и красного смещения, чтобы лучше ограничить

H_{0}

$H_0$ ), но для того, чтобы вернуться к измерению для

Ω_{k}

$\Omega_k$ , вам придется либо сверяться с CMB, либо вообще никогда не подтверждать значения. Тем не менее, я не слишком много работаю за пределами CMB; относитесь ко мне скептически.

Джим

Я должен быть яснее. Когда я говорю «достаточно масштабно-инвариантный», я имел в виду по сравнению со звездой, линзированием, БАО и т. Д. Если подумать, возможно, что-то можно найти в структуре космической нити. Хотя это займет много времени, чтобы измерить

Джим

Кроме того, я согласен с вами в том, что есть некоторые вещи, которые, кажется, лучше сочетаются с небольшим, но отрицательным

Ω_{k}

$\Omega_k$ . Даже когда я учился в аспирантуре, я находил в текстах примеры, когда это имело бы больше смысла, но было упущено из виду. Проблема в том, что инфляция так хорошо сглаживает ситуацию, что трудно сказать. Я всегда думал, что просто вижу вещи или еще не наткнулся на какие-то известные доказательства, которые убеждают нас, что он не закрыт (вы знаете, как мы уверены, что он не открыт, потому что почти все развалится). )

Безумный Макс

Утверждается, что мы вступили в эпоху точной космологии. Однако все эти вновь возникающие «напряжения» заставляют меня задуматься: где, черт возьми, согласование в «космологии согласования»?

Кайл Оман

@MadMax это не «самый правильный», а «наименее неправильный»?

Безумный Макс

Что ж, мы можем устранить эти неудобные «противоречия», добавив новые фальшивые факторы, такие как «темные взаимодействия между темной энергией и темной материей и темной чем бы то ни было». Дай мне перерыв! мы что, кучка вудуистов, которые могут придумать любую штуковину, чтобы замаскировать трещины на чокнутом?

Д. Хэлси

Как насчет всех данных о сверхновых (Перлмуттер и др., Рисс и др.)? Разве это не предсказывает кривизну, независимую от реликтового излучения? Или тот факт, что он ограничен относительно небольшими красными смещениями, делает его менее убедительным?

Ответы (2)

Существуют ли независимые от реликтового излучения исследования кривизны Вселенной?

Пока нет окончательного ответа, поэтому просто обсудим в комментариях. Я не понимаю, как они могут быть. Вам понадобится что-то разумно инвариантное к масштабу, которое предлагает широкий участок неба для тестирования значений. Я полагаю, вы могли бы провести некоторые астрономические измерения, чтобы ограничить влияющие значения (такие как измерение расстояний до звезд и красного смещения, чтобы лучше ограничить $H_0$ ), но для того, чтобы вернуться к измерению для $\Omega_k$ , вам придется либо сверяться с CMB, либо вообще никогда не подтверждать значения. Тем не менее, я не слишком много работаю за пределами CMB; относитесь ко мне скептически.
Я должен быть яснее. Когда я говорю «достаточно масштабно-инвариантный», я имел в виду по сравнению со звездой, линзированием, БАО и т. Д. Если подумать, возможно, что-то можно найти в структуре космической нити. Хотя это займет много времени, чтобы измерить
Кроме того, я согласен с вами в том, что есть некоторые вещи, которые, кажется, лучше сочетаются с небольшим, но отрицательным $\Omega_k$ . Даже когда я учился в аспирантуре, я находил в текстах примеры, когда это имело бы больше смысла, но было упущено из виду. Проблема в том, что инфляция так хорошо сглаживает ситуацию, что трудно сказать. Я всегда думал, что просто вижу вещи или еще не наткнулся на какие-то известные доказательства, которые убеждают нас, что он не закрыт (вы знаете, как мы уверены, что он не открыт, потому что почти все развалится). )
Утверждается, что мы вступили в эпоху точной космологии. Однако все эти вновь возникающие «напряжения» заставляют меня задуматься: где, черт возьми, согласование в «космологии согласования»?
@MadMax это не «самый правильный», а «наименее неправильный»?
Что ж, мы можем устранить эти неудобные «противоречия», добавив новые фальшивые факторы, такие как «темные взаимодействия между темной энергией и темной материей и темной чем бы то ни было». Дай мне перерыв! мы что, кучка вудуистов, которые могут придумать любую штуковину, чтобы замаскировать трещины на чокнутом?
Как насчет всех данных о сверхновых (Перлмуттер и др., Рисс и др.)? Разве это не предсказывает кривизну, независимую от реликтового излучения? Или тот факт, что он ограничен относительно небольшими красными смещениями, делает его менее убедительным?

Гейб · Answer 1

Измерения сверхновых накладывают ограничения на $\Omega_k$ не зависит от измерений реликтового излучения. Относительно актуальным примером этого являются ограничения из выборки сверхновых Пантеона, подробности в Scolnic et al (2018) . В частности, мы можем рассмотреть рисунок 18 этой статьи. .

Сосредоточьтесь сейчас на контурах, заштрихованных красным и серым цветом, которые являются фактическими результатами этой статьи. Темные и светлые контуры $1\sigma$ и $2\sigma$ зоны совместного доверия для $\Omega_m$ и $\Omega_\Lambda$ . Эти данные могут ограничивать такие космологические параметры, потому что они позволяют нам установить соотношение расстояние-красное смещение. Сверхновые типа Ia известны как стандартные свечи — из-за механизма, который их производит, они имеют одинаковую абсолютную величину. Если мы знаем, насколько яркими они на самом деле являются и какими яркими они кажутся нам, мы можем определить меру, известную как расстояние светимости. Конкретная функциональная форма, которую принимает это свечение, зависит от того, является ли Вселенная открытой, закрытой или плоской, но ключевой момент заключается в том, что все формы включают интеграл, который выглядит как

х (г) "=" \int_{0}^{г} \frac{г г}{\sqrt{{Ом}_{м} (1 + а)^{3} + {Ом}_{Λ} + {Ом}_{к} (1 + г)^{2}}}

$\chi(z) = \int_0^z \frac{dz}{\sqrt{\Omega_m (1+a)^3 + \Omega_\Lambda + \Omega_k(1+z)^2}}$

Измерив достаточное количество красных смещений и видимых величин сверхновых, мы можем попытаться настроить параметры в приведенной выше функции, чтобы получить хорошее соответствие данным. Это более или менее то, что делается для создания приведенного выше графика. Эти ограничения зависят только от «местных» измерений и не включают информацию, полученную от реликтового излучения.

Мы можем видеть линию на приведенном выше графике с надписью «Плоская Вселенная», которая представляет собой линию, такую, что $\Omega_m + \Omega_\Lambda =1$ . Мы видим, что данные согласуются с плоской Вселенной (линия пересекает наши контуры), которая ускоряется (счетчики не пересекают ускоряющиеся/замедляющиеся) линии.

Просто уточню: из сюжета видно, что измерение может отделить $\Omega_\Lambda$ , $\Omega_m$ , и, следовательно, ограничивает плоскостность в предположении, что «плоский» означает $\Omega_\Lambda + \Omega_m = 1$ . Но будет ли это измерение знать разницу между какой-либо другой формой плотности энергии (скажем, $\Omega_r$ - не обращайте внимания на то, что это независимо вынуждено быть $\sim 0$ в настоящее время) и ненулевой $\Omega_k$ ? Или он особенно чувствителен к чему-то, что масштабируется как $(1+z)^2$ , т.е. кривизна?

seVenVo1d · Answer 2

В этой статье мы пытаемся ограничить крупномасштабную кривизну Вселенной, используя расстояния, полученные из наблюдений сверхновых типа Ia, вместе с предполагаемым возрастом пассивно эволюционирующих галактик и оценками параметров Хаббла из крупномасштабного скопления галактик. Текущие данные согласуются с нулевой пространственной кривизной, хотя неопределенность $\Omega_{\kappa}$ имеет порядок единицы. Будущие наборы данных с расстояниями порядка тысяч сверхновых типа Ia и возрастами галактик позволят нам ограничить кривизну пространства. $\Omega_{\kappa}$ с неопределенностью $<0.1$ на уровне достоверности 95%.

https://arxiv.org/abs/1102.4485

Существуют ли независимые от реликтового излучения исследования кривизны Вселенной?

Кайл Оман

Джим

Джим

Джим

Безумный Макс

Кайл Оман

Безумный Макс

Д. Хэлси

Ответы (2)

Гейб

Кайл Оман

seVenVo1d

Действительно ли мы определили положительную кривизну Вселенной в 2019 году?

Каков возраст Вселенной с положительной, отрицательной и нулевой кривизной?

Как вселенная может быть пространственно плоской в среднем, если все формы энергии имеют положительную пространственную кривизну?

Предполагая, что космологический принцип верен, означает ли это, что Вселенная обладает эмпирически привилегированной системой отсчета?

Как интерпретировать заявление WMAP, что они «скорректировали кривизну пространства с точностью до 0,4% от «плоского» евклидова»

Объем Вселенной с k=+1k=+1k=+1

Что касается Вселенной, разве «почти плоская» не означает «не плоская»?

Как рассчитать радиус кривизны FLRW-вселенной через плотность энергии ρρ\rho?

Можно ли находиться в покое относительно космического фонового излучения? [закрыто]

Сканирование вселенной - редактирование: расширение или сжатие