Відхилення від величини сталої Хаббла, викликане помилками в оцінках відстаней до галактик
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.11.955Ключові слова:
космологiя, космологiчнi параметри, варiацiя сталої Хаббла, статистичний методАнотація
Обговорюється вiдхилення величин параметра Хаббла та сталої Хаббла, визначених за даними астрономiчних спостережень у сучасному Всесвiтi. Воно спричинене статистичною обробкою масиву даних про червонi зсуви галактик та вiдповiднi вiдстанi до них, котрi отриманi за деякими статистичними спiввiдношеннями з обмеженою точнiстю. Це призводить до ряду ефектiв, деякi з яких занижують, а деякi завищують параметр Хаббла при використаннi будь-яких методiв статистичної обробки, зокрема методу найменших квадратiв (МНК). Отримане значення занижується при обробцi повної вибiрки, але якщо обробляються данi з пiдвиборок, в яких вiдстанi до галактик обмеженi (особливо обмеженi зверху), то величина сталої Хаббла значно завищується через селекцiю даних. Зсув може значно перевищувати величину похибки сталої Хаббла, обчисленої за формулами МНК. Цi ефекти продемонстровано як аналiтично, так i у симуляцiях за методом Монте-Карло, де до вихiдного набору даних, що описується законом Хаббла, додаються випадковi вiдхилення як у швидкостi галактик, так I в оцiнцi вiдстаней до них. Характеристики таких вiдхилень подiбнi до реально спостережуваних. Вiдхилення в оцiнках вiдстаней можуть сягати 20%. Цi вiдхилення призводять до того, що при обробцi однакових даних за МНК можна отримати оцiнку сталої Хаббла вiд 96% її справжнього значення при обробцi повної вибiрки до 110% при опрацюваннi пiдвибiрки з вiдстанями, обмеженими зверху. Вплив цих ефектiв може призвести до статистично значущого змiщення сталої Хаббла, отриманої у реальних спостереженнях, та до невiрної оцiнки точностi її визначення. Врахування можливого вiдхилення може значно зменшити суперечнiсть мiж значеннями сталої Хаббла, отриманими для раннього та сучасного Всесвiту, яка активно обговорювалася протягом останнього року.
Посилання
T.M.C. Abbott, F.B. Abdalla, J. Annis et al. Dark energy survey year 1 results: A precise H0 estimate from DES Y1, BAO, and D/H data. MNRAS 480, 3879 (2018).
W. Beenakkera, D. Venhoeka. A structured analysis of Hubble tension e-print. arXiv:2101.01372 (2021).
J.P. Buonaccorsi. Measurement Error. Models, Methods, and Applications (Chapman and Hall/CRC, 2010) [ISBN:
https://doi.org/10.1201/9781420066586
.
E. Di Valentino, O. Mena, S. Pan et al. In the realm of the Hubble tension - a review of solutions. e-print arXiv:2103.01183 (2021).
https://doi.org/10.1088/1361-6382/ac086d
G. Efstathiou. A lockdown perspective on the Hubble tension (with comments from the SH0ES team). e-print arXiv:2007.10716 (2020).
G. Efstathiou. To H0 or not to H0? MNRAS 505, 3866 (2021).
https://doi.org/10.1093/mnras/stab1588
R.P. Feynman Surely You're Joking, Mr. Feynman! (WW. Norton Company, 1985) [ISBN: 978-0-393-35562-8].
W.L. Freedman, B.F. Madore, T. Hoyt et al. Calibration of the Tip of the red giant branch. ApJ 891, id. 57 (2020).
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab7339
N. Jackson. The Hubble constant. Living Reviews in Relativity 18, 2 (2015).
https://doi.org/10.1007/lrr-2015-2
I.D. Karachentsev, V.E. Karachentseva, S.L. Parnovskij. Flat galaxies catalogue. Astronomische Nachrichten 314, 97 (1993).
https://doi.org/10.1002/asna.2113140302
I.D. Karachentsev, V.E. Karachentseva, Y.N. Kudrya, M.E. Sharina, S.L. Parnovsky. The revised flat Galaxy catalogue. Bull. Special Astrophysical Observatory 47, 3 (1999).
K.G. Malmquist. On some relations in stellar statistics. Meddelanden fran Lunds Astronomiska Observatorium Serie I 100, 1 (1922).
K.G. Malmquist. A contribution to the problem of determining the distribution in space of the stars. Meddelanden fran Lunds Astronomiska Observatorium Serie I 106, 1 (1925).
S.L. Parnovsky, A.S. Parnowski. Influence of measurement errors and deviations from Tully-Fisher relationship on multipole structure of bulk galaxy motion Astron. Nach. 329, 864 (2008).
https://doi.org/10.1002/asna.200710922
S.L. Parnovsky, A.S. Parnowski. Yet another sample of RFGC galaxies Astrophys. Sp. Science 343, 747 (2013).
https://doi.org/10.1007/s10509-012-1267-3
S.L. Parnovsky, Y.N. Kudrya, V.E. Karachentseva, I.D. Karachentsev. The bulk motion of flat Galaxies on scales of 100 Mpc in the quadrupole and octupole approximations. Astronomy Letters 27, 765 (2001).
https://doi.org/10.1134/1.1424358
Planck Collaboration, N. Aghanim, Y. Akrami et al. Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters. A&A 641, A6 (2020).
A.G. Riess, S. Casertano, W. Yuan et al. Cosmic distances calibrated to 1% precision with gaia EDR3 parallaxes and Hubble space telescope photometry of 75 Milky Way cepheids confirm tension with ΛCDM. Astroph. J. Lett. 908, 6 (2021).
https://doi.org/10.3847/2041-8213/abdbaf
P.Y. Sharov, S.L. Parnovsky. Density distribution of matter on 75-Mpc scales derived by the POTENT method from the bulk motions of RFGC galaxies. Astronomy Letters 32, 287 (2006).
https://doi.org/10.1134/S106377370605001X
N. Sch¨oneberg, G.F. Abell'an, A.P. S'anchez et al. The H0 Olympics: A fair ranking of proposed models. e-print arXiv:2107.102912021 (2021).
R.B. Tully, J.R. Fisher. A new method of determining distance to galaxies Astron. Astrophys 54, 661 (1977).
L. Verde, T. Treu, A. Riess. Tensions between the early and late Universe. Nature Astronomy 3, 891 (2019).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
