Perché continuiamo a trovare una discrepanza nella costante di Hubble?

Dopo aver dato un'occhiata ad alcuni articoli recenti (esempi di seguito) che tentano di ricavare il valore della costante di Hubble, tutti concludono con valori drammaticamente diversi (parlando nel contesto). Perchè è questo? Ciascuna delle tecniche sembra sufficientemente rigorosa e altrettanto ben radicata nella fisica compresa. È semplicemente una qualche forma di errore o è dovuto a una fisica ancora da scoprire?

Papers:

• Una misura standard della sirena ad onda gravitazionale della costante di Hubble , H ₀ = 70
• Risultati Planck 2015 , H ₀ = 67,8
• Nuovi parallassi di cefeidi galattici dalla scansione spaziale del telescopio spaziale Hubble: implicazioni per la costante di Hubble , H ₀ = 73,48

Capisco che questo è un argomento caldo in questo momento in cosmologia, tuttavia non capisco ancora perché stiamo avendo problemi a far convergere i nostri valori misurati della costante di Hubble.

Per farla breve, le misurazioni di Planck e del telescopio spaziale Hubble non sono d'accordo e il motivo alla base di ciò non è noto.

Innanzitutto, diamo un'occhiata ai valori con le incertezze . Abbiamo quindi tre diversi risultati che, forse, non sono così incoerenti come sembravano inizialmente:

• $70.0^{+12.0}_{-8.0}\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$da LIGO .
• $67.8\pm0.9\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$da Planck .
• $73.48\pm1.66\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$dalle osservazioni di Hubble Space Telescope (HST) .

La misurazione LIGO è coerente con le altre, come notano felicemente gli autori nelle loro conclusioni. Tuttavia, esiste una discrepanza tra i risultati di Planck e quelli dell'HST. Questo non è un nuovo problema; il gruppo di Hubble ha precedentemente determinato un valore per la costante di Hubble di$73.24\pm1.24\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$nel 2016. Le incertezze nelle misurazioni descrivono una deviazione standard ; non significa che tutti i valori oltre l'intervallo della misura più o meno una deviazione standard sono impossibili.

Ora, la differenza tra i risultati di Planck e i dati HST del 2016 è $3.4\sigma$, che è molto. Il gruppo ha fornito diverse spiegazioni per la discrepanza:

• Errori sistematici nella raccolta dei dati, compreso l'uso delle variabili Cefeidi utilizzate per le misurazioni.
• Variazioni su piccola scala nella costante di Hubble, che sembrano improbabili si siano propagate attraverso i dati.
• Errori sistematici nei risultati Planck.
• Correzioni necessarie per il $\Lambda$Modello di cosmologia CDM , utilizzato da Planck.

Nel documento del 2018, gli autori notano che il conflitto con i dati di Planck è ancora più forte - $3.7\sigma$(e ora stiamo ottenendo risultati che dicono che potrebbe essere$4.4\sigma$; Dovrei controllare quelli fuori). Non sono stati in grado di indicare una cifra per ogni singolo problema che potrebbe essere dietro la discrepanza; affermano ottimisticamente che potrebbe essere il segno della nuova fisica.

Mentre la costante di Hubble descrive l'attuale tasso di espansione dell'Universo, dovrebbe anche essere visto come un parametro (tra gli altri) di un dato modello cosmologico (ad esempio, Lambda-CDM).

Tutti i metodi per misurare la costante di Hubble sono più o meno indiretti in qualche modo e si basano su ipotesi molto diverse. Ad esempio, l'emissione del Cosmic Microwave Background (CMB) osservata da Planck avvenne nell'universo primordiale, quando il tasso di espansione era molto diverso dal suo valore attuale. Pertanto, una "misurazione" della costante di Hubble dai documenti Planck è possibile solo all'interno di un modello cosmologico molto specifico, che descrive come apparirebbe questo CMB oggi. Se qualcosa non va in questo modello, la costante di Hubble calcolata dai dati di Planck non corrisponderebbe più all'attuale velocità di espansione dell'Universo, e quindi in disaccordo con più "misurazioni" locali. In questo contesto, locale significa avvicinarsi al momento attuale nella storia dell'espansione.

Questo è il motivo per cui "avere problemi con la misurazione della costante di Hubble" è un sintomo di "conoscere il modello cosmologico". La comunità concorda ampiamente sul fatto che non sappiamo ancora cosa causi le incoerenze quando si presume Lambda-CDM. Man mano che la tensione diventa più significativa, potrebbe trattarsi di una qualche forma di errore sistematico sconosciuto (osservazionale o più teorico), oppure potrebbe essere che Lambda-CDM sia una descrizione imprecisa del nostro Universo.

La discrepanza costante di Hubble con i risultati CDM di Planck lambda è stata riconciliata dalla teoria Quantum Mass-Energy (QME) = 67,76 (km / s) / Mpc ... Vedi il documento di ricerca QME Theory Universal Hubble Constant Ho = 67.76 (km / s) / Mpc consente la piena riconciliazione dei telescopi spaziali con i risultati dei satelliti .

Astratto:

Applicando i principi della teoria Quantum Mass-Energy (QME), i valori della costante di Hubble (Ho) molto diversi da varie fonti come misurazioni satellitari, osservazioni del telescopio spaziale, teoria QME, LIGO, BOA, WMAP e rilevamenti del cielo sono scientificamente riconciliati in un unico vero valore universale di Ho (universale) = 67,76 (km / s) / Mpc.