Warum wird die Planck/WMAP-Schätzung des Alters des Universums bevorzugt?

Ein kürzlich erschienener Physorg-Artikel trägt den Titel „Die Messungen der Expansion des Universums stimmen nicht überein“ . Der Artikel sagt

Die aktuelle Analyse der variablen Helligkeit von Cepheiden mit Weltraumteleskopen wie dem Hubble, zusammen mit anderen direkten Beobachtungen von Objekten in unserer kosmischen Umgebung und weiter entfernten Supernovae, zeigen, dass der H0-Wert ungefähr 73,9 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec (eine astronomische Einheit) beträgt entspricht etwa 3,26 Millionen Lichtjahren).

Messungen, die auf dem frühen Universum basieren, liefern jedoch einen durchschnittlichen H0-Wert von 67,4 km/s/Mpc. Diese anderen Aufzeichnungen, die mit Daten des Planck-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation und anderer Instrumente erhalten wurden, werden indirekt auf der Grundlage des Erfolgs des kosmologischen Standardmodells (Lambda-CDM-Modell) erhalten ...

Ich dachte, ich könnte mehr über diese verschiedenen Methoden aus Wikipedia erfahren, aber der Artikel über das Alter des Universums spricht nur über die Planck-Daten und WMAP und ein Alter von ~ 13,7 Milliarden Jahren. Die Wiki-Diskussionsseite hat einen Abschnitt, der auf die Hubble's Law- Seite verweist, die über verschiedene Methoden und Geschichte spricht, aber auch sagt

Neuere Messungen der Planck-Mission, veröffentlicht im Jahr 2018, zeigen einen niedrigeren Wert von 67,66 ± 0,42 %, obwohl erst kürzlich, im März 2019, ein höherer Wert von 74,03 ± 1,42 % mit einem verbesserten Verfahren unter Beteiligung des Hubble-Weltraumteleskops bestimmt wurde. [60] Die beiden Messungen stimmen auf dem 4.4σ-Niveau über ein plausibles Zufallsniveau hinaus nicht überein.[61] Die Lösung dieser Meinungsverschiedenheiten ist ein fortlaufendes Forschungsgebiet.[62]

Warum also wird die Planck/WMAP-Schätzung des Alters des Universums gegenüber ähnlichen Alternativen wie etwa Schätzungen auf der Grundlage von Hubble-Beobachtungen bevorzugt?

Antworten (2)

  • Hubble-Beobachtungen können nur eine lokale Messung der Hubble-Konstante liefern H 0 . Die kosmischen Leitern wie Cepheiden und Supernovae werden verwendet, um zum Hubble-Parameter zu gelangen H ( T ) bei geringer Rotverschiebung. Mit anderen Worten, Hubble-Beobachtungen sagen Ihnen nur das kosmische Verhalten der letzten Epoche. Es ist eine Momentaufnahme des Universums in seinem Erwachsenenalter, mit Bärten und was nicht.
  • Planck-Satellitenbeobachtungen bestimmen kosmische Parameter (sechs davon) basierend auf den Restsignalen, die vom Universum in seinem embryonalen Stadium ausgehen, wie z. B. Cosmic Microwave Background (CMB). Es ist ein Momentaufnahme des Universums, als es noch ein süßes Baby mit pummeligem Gesicht ist.

Zwei Imbissbuden:

  • Seit Planck werden Satellitenbeobachtungen im Kontext interpretiert Λ C M D Um die gesamte Entwicklungsgeschichte des Universums wiederzugeben, kann man das Alter des Universums sowie den aktuellen Wert des Hubble-Parameters imputieren H 0 . Dennoch sollte man bedenken, dass diese Planck-Ergebnisse modellhaft sind ( Λ C M D ) abhängig. Angesichts der verschärften Fehlerspanne bei kosmischen Leiter- und CMB-Messungen ist die H 0 Die Spannung zwischen Hubble und Planck ist höchstwahrscheinlich auf einen Fehler im Standardmodell der Kosmologie zurückzuführen Λ C M D . Daher ist die Planck-basierte Schätzung (in Verbindung mit Λ C M D ) des Alters des Universums ist fraglich.
  • Hubble-Beobachtungen KÖNNEN verwendet werden, um die Hubble-Konstante direkt zu berechnen H 0 ohne auf ein kosmologisches Modell wie das Konkordanzmodell zurückzugreifen Λ C M D . Allerdings ohne Inanspruchnahme der Hilfe aus Λ C M D (und das fragwürdige Λ C M D Parameter stammen von Planck), sind Hubble-Beobachtungen allein NICHT IN DER LAGE, auf das Alter des Universums zu schließen.

Gibt es eine direkte Möglichkeit, das Alter des Universums zu beobachten? Nun, die Schätzung des Alters der alten Kugelsternhaufen könnte das Alter des Universums nach unten begrenzen, da das Universum älter sein muss als diese Kugelsternhaufen. Bis jetzt sind die Beobachtungen des Alters der ältesten Kugelsternhaufen nicht schlüssig, wobei einige von ihnen die Planck-basierte Schätzung des Alters des Universums überschreiten KÖNNTEN.

Und so steht es mit der wunderbar „genauen“ Standardkosmologie.

Ich bin nicht reich an Kosmologie, aber nach dem, was ich verstanden habe, wird die Unsicherheit durch eine Kombination aus (1) unvollständigem kosmologischem Modell; (2) unzureichende Daten - richtig? Kann die Schätzung auch über das beobachtbare Universum hinaus extrapoliert werden oder nur innerhalb?
@OverLordGoldDragon, als Planck-Daten 2013 veröffentlicht wurden, waren Kosmologen ziemlich zuversichtlich, dass wir ein vollständiges kosmologisches Modell haben, nur um durch die neueren lokalen Messungen der Hubble-Konstante widerlegt zu werden H 0 , was darauf hindeutet, dass unser früheres Vertrauen in das „Konkordanzmodell“ unangebracht ist. Die gesamte Kosmologie-Community bemüht sich derzeit, die peinliche Diskrepanz zu mildern: entweder die Genauigkeit der Messungen zu leugnen oder weitere fudge-Faktoren zu erfinden, um das Konkordanzmodell zu retten.

Sie haben Ihre eigene Frage teilweise beantwortet. Die Planck-Messungen sind genauer. Außerdem wird allgemein, vielleicht zu Unrecht, angenommen, dass die Messungen auf Basis des kosmischen Mikrowellenhintergrunds weniger systematischen Unsicherheiten unterliegen als andere Methoden.

Sie müssen auch darüber nachdenken, wie das Alter abgeleitet wird. Dafür braucht man mehr als nur den Wert von H 0 . Insbesondere benötigt man Abschätzungen der Energiedichten von Materie und dunkler Energie. Diese können allein aus den kosmischen Mikrowellen-Hintergrunddaten stammen und den Wert von 13,8 Milliarden Jahren ergeben.

Wenn H 0 von Planck und anderen Methoden nicht übereinstimmen, dann gibt es ein Problem mit den Messungen, der Kosmologie oder beidem. Aber Sie können nicht einfach einen anderen Wert von annehmen H 0 und verwenden Sie dann die anderen kosmologischen Parameter, die aus dem CMB abgeleitet werden, um ein neues Zeitalter abzuleiten (obwohl die Menschen dies getan haben).