Wie löst die Hypothese der „inkonstanten Hubble-Konstante“ die aktuelle Krise der Kosmologie?

Im expandierenden Universum hängt die Leuchtkraftentfernung mit der Rotverschiebung zusammen durch:

$$\begin{equation} d_L=c(1+z)\int_0^z \frac{dz'}{H(z')} \end{equation}$$ Wo$H(z')$- ist die Expansionsrate des Universums bei Rotverschiebung$z$. Sie können die Rate aus den Friedmann-Gleichungen (im Grunde Einstein-Gleichungen für die kosmologische Raumzeit) bestimmen. $$\begin{equation} H(z)=H_0\sqrt{\frac{\rho(z)}{\rho_0}} \end{equation}$$ Wo$\rho(z)$Und$\rho_0$ist die Energiedichte bei Rotverschiebung$z$und jetzt entsprechend und$H_0$ist im Grunde die derzeitige Expansionsrate des Universums, die die Steigung der Hubble-Gesetzlinie bestimmt.

Nun, wenn Sie die Zusammensetzung des Universums kennen, können Sie sagen, wie die Funktion$\rho(z)$verhält. Was die Autoren des Papiers tun, ist, dass sie diese theoretische Funktion übernehmen$\rho(z)$(für das kosmologische Standardmodell$\Lambda$-CDM sowie für das Modell mit dynamischer Dunkler Energie) und ersetzen einfach die Konstante$H_0$mit irgendeiner Funktion$H_0(z)$. Wenn Sie diese Funktion nach den Supernova-Daten für verschiedene Rotverschiebungen anpassen, können Sie die Spannung mit den Daten von CMB etwas entspannen.

Nun stellt sich die Frage, wie Sie diese Anpassung interpretieren. Wir könnten das Verhalten der Funktion einfach falsch verstehen$\rho(z)$aber die Autoren argumentieren gegen diese Sichtweise mit dem Hinweis, dass sie das machen müssen$H_0$dynamisch selbst für das Modell mit dynamischer dunkler Energie (obwohl sie einige spezifische Werte der Parameter wählen und ich mich frage, wie streng sie durch die CMB-Beobachtungen eingeschränkt sind). Wir könnten einige Auswirkungen der nahegelegenen Inhomogenität, einige Astrophysik vernachlässigen. Oder wir müssen irgendwie die Gravitationsdynamik modifizieren. All dies wird erwähnt, aber nicht mehr als das. Grundsätzlich machte dieses Papier etwas modifizierte Passform und es funktionierte etwas besser. Die Deutung ist offen.

Die "Krise in der Kosmologie" ist eine Spannung zwischen den Werten$H_0$berechnet aus Hoch-$z$und tief-$z$astronomische Daten.

Dieses Papier modifiziert die ΛCDM-Kosmologie durch Herstellung$H_0$eine Funktion von$z$. Das macht keinen Sinn, wenn man bedenkt, wie$H_0$ist definiert.$H$ist bereits eine Funktion von$z$, Und$H_0=H(z{=}0)$per Definition. Die Annahme, dass$H_0$kommt drauf an$z$ist eine Neuformulierung des Problems, keine Lösung.

Sie finden ein niedriges$z$Trend ein$H_0$das passt zum hoch-$z$Wert von$H_0$wenn extrapoliert. Darin liegt ein gewisser Inhalt, aber es ist etwas, von dem man erwarten würde, dass es für eine relativ einfache Extrapolationsfunktion gilt, unabhängig vom Grund für die Diskrepanz. Über den Grund sagt er fast nichts aus.

Im Allgemeinen können Sie davon ausgehen, dass Sie in einem Modell mit mehr Parametern eine bessere Anpassung erzielen. Selbst wenn das Modell eine starke theoretische Grundlage hat, können Sie nicht schlussfolgern, dass es näher an der Realität ist als ΛCDM, nur weil es besser zu den Daten passt, wenn es mehr Parameter hat. Das gilt doppelt für ein Modell, das offensichtlich nur zur Lösung des einen spezifischen Problems ausgewählt wurde, auf das sie es angewendet haben.