Neueste kosmologische Parameter

Kosmologische Parameter werden auf verschiedene Weise gemessen, und ihre Werte hängen davon ab, welchen Messungen Sie am meisten vertrauen. Das Papier, auf das Sie verlinken ( Planck Collaboration et al. 2016 ) mit den Ergebnissen von 2015 aus den Planck-Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds ist wahrscheinlich dasjenige, das die meisten Menschen akzeptieren werden, aber selbst in diesem Papier finden Sie unterschiedliche Werte, je nachdem welche Observables, die Sie kombinieren.

Sie finden die Werte in ihrer Tabelle 4. Ich denke, dass die meisten Leute die Werte in der Spalte „TT+lowP+lensing“ verwenden (z . B. Geil et al. 2016 , Ricotti et al. 2016 und Liu et al. 2016 ) . , was die "konservative" Wahl ist. Allerdings finden Sie auch einige (z. B. Chevallard & Charlot 2016 und Silk 2016 ), die die Werte in der letzten Spalte namens „TT,TE,EE+lowP+lensing+ext“ verwenden. Diese Werte berücksichtigen externe Daten (baryonische akustische Schwingungen und Supernovae-Daten), die die Unsicherheiten wohl auf unnatürlich kleine Werte reduzieren. TT, TE, TT und lowP beziehen sich auf die verwendeten Polarisationskarten und "Lensing".

Kosmologische Standardparameter

Die folgende Tabelle ist eine modifizierte Version des Planck-Papiers, in der ich nur die am häufigsten verwendeten Parameter zeige:

Hier,$n_s$ist die Steigung des ursprünglichen Leistungsspektrums,$H_0$ist die Hubble-Konstante in km s ^–1 Mpc ^–1 ,$\Omega_\Lambda$und$\Omega_m$sind die Dichteparameter der dunklen Energie und der gesamten (dunklen + baryonischen) Materie,$\Omega_\mathrm{b}h^2$und$\Omega_\mathrm{c}h^2$sind die Dichteparameter von baryonischer und dunkler Materie, multipliziert mit dem Faktor$h \equiv H_0/100$(kariert),$\sigma_8$sind die Schwankungen der Materiedichte auf Skalen von 8 (mitbewegter) Mpc,$z_\mathrm{re}$ist die Rotverschiebung, bei der das Universum reionisiert wurde (unter der Annahme einer sofortigen Reionisierung), und die letzte Reihe zeigt das abgeleitete Alter des Universums in Milliarden Jahren.

Krümmungsdichte

Die Einschränkungen für den Krümmungsparameter$\Omega_K$ist in Tabelle 5 angegeben, die etwas andere Datenkombinationen aufweist. Alles in allem beschränkt Planck die Krümmung auf$|\Omega_K| < 0.005$, aber Sie werden selten jemanden beleidigen, indem Sie die Krümmung einfach auf Null setzen.

Temperatur und Strahlungsdichte

Die Strahlungsdichte ist etwas komplizierter. Es hat einen Beitrag sowohl von Photonen als auch von Neutrinos, und ihre Dichten stehen in Beziehung zu

$$\rho_\nu = N_\mathrm{eff} \frac{7}{8} \left(\frac{4}{11}\right)^{4/3}\rho_\gamma,$$ wo $N_\mathrm{eff} = 3.046$ist die effektive Anzahl von Neutrino-Spezies. Nach dem Verfahren von Pulsar in dieser Antwort , aber mit aktualisierten Parametern (d. h. der $N_\mathrm{eff}$oben angegeben, und die durchschnittliche CMB-Temperatur von $T_0 = 2.722\pm0.027$(Gl. 83a)), das verstehe ich $$\begin{array}{rcl} \Omega_\mathrm{rad}h^2 & = & \Omega_\nu h^2+ \Omega_\gamma h^2 \\ & = & (1.7018 + 4.6213) \times 10^{-5} \\ & = & 4.1620\times10^{-5}, \end{array}$$ das heißt mit $h = 0.6781$, $$\Omega_\mathrm{rad} = 9.0513\times10^{-5}.$$

Rekapitulieren

Die Beantwortung Ihrer Frage ist also etwas schwierig, da es keine einzige Antwort gibt und da die Krümmung mit 95%iger Sicherheit angegeben wird ("2$\sigma$"), statt 68 % ("1$\sigma$"). Für die Hubble-Konstante und die Materie und dunkle Energie würde ich empfehlen$H_0 = 67.81\pm0.92 \,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\,\mathrm{Mpc}^{-1}$,$\Omega_\mathrm{m} = 0.308\pm0.012$und$\Omega_\Lambda = 0.692\pm0.012$.

Für die Krümmung würde ich 0 verwenden (insbesondere, weil Ihre Berechnungen wahrscheinlich je nach Vorzeichen zwischen gewöhnlicher und hyperbolischer Trigonometrie wechseln müssten), aber wenn Sie die Unsicherheit einbeziehen möchten, können Sie sagen$\Omega_K=0\pm0.005$(95 %). Oder Sie könnten einfach verwenden$\Omega_K = 1 - \Omega_\mathrm{m} - \Omega_\Lambda - \Omega_\mathrm{rad}$und propagieren die Fehler zu bekommen$\Omega_K = 0\pm0.017$, wodurch Sie einen konservativeren Wert erhalten.

Für Strahlung müssten Sie zur Fortpflanzung von Unsicherheiten die Kovarianzmatrix der Eingabeparameter kennen, aber da der Gesamtfehler von der Hubble-Konstante dominiert wird, Standardfehlerfortpflanzung$(\sigma_{\Omega_\mathrm{rad}}/\Omega_\mathrm{rad} \simeq 2 \sigma_h/h)$ergibt einen Wert von$\Omega_\mathrm{rad} = (9.0513\pm0.2456)\times10^{-5}$.

Also, um es explizit zu sagen, meine Empfehlung lautet:

$$\{\Omega_\mathrm{m}, \Omega_\Lambda, \Omega_\mathrm{rad}, \Omega_K\} = \{ 0.308, 0.692, 9.05\times10^{-5},0\} \pm \{0.012, 0.012, 2.46\times10^{-6}, 0 \}.$$ Aber ich denke, das Wichtigste ist, anzugeben, woher Sie die Parameter nehmen. Die Leute geben selten an, warum sie einen bestimmten Satz von Parametern wählen, und obwohl Planck sehr kleine Fehlerbalken liefert, geben andere Sonden Fehlerbalken, die so klein sind, dass sie im Grunde nicht miteinander kompatibel sind. Deshalb kann man noch leicht davonkommen $\{\Omega_\mathrm{m}, \Omega_\Lambda, \Omega_\mathrm{rad}, \Omega_K\} = \{ 0.3,0.7,0,0\} \pm \{0,0,0,0\}$.