Pourquoi continuons-nous à trouver un écart dans la constante de Hubble?

Après avoir examiné quelques articles récents (exemples ci-dessous) qui tentent de déduire la valeur de la constante de Hubble, ils concluent tous par des valeurs radicalement différentes (parlant dans le contexte). Pourquoi est-ce? Chacune des techniques semble suffisamment rigoureuse et tout aussi bien ancrée dans la physique comprise. Est-ce simplement une forme d'erreur ou est-ce dû à une physique encore à découvrir?

Papiers:

• Une mesure de sirène standard à onde gravitationnelle de la constante de Hubble , H ₀ = 70
• Résultats de Planck 2015 , H ₀ = 67,8
• Nouvelles parallaxes des céphéides galactiques à partir du balayage spatial du télescope HubbleSpace: implications pour la constante de Hubble , H ₀ = 73,48

Je comprends que c'est un sujet brûlant en ce moment en cosmologie, mais je ne comprends pas encore pourquoi nous avons du mal à faire converger nos valeurs mesurées de la constante de Hubble.

Pour faire une histoire courte, les mesures de Planck et du télescope spatial Hubble ne sont pas d'accord, et la raison derrière cela n'est pas connue.

Tout d'abord, regardons les valeurs avec les incertitudes . Nous avons ensuite trois résultats différents qui ne sont peut-être pas aussi incohérents qu'ils le semblaient à l'origine:

• $70.0^{+12.0}_{-8.0}\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$de LIGO .
• $67.8\pm0.9\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$de Planck .
• $73.48\pm1.66\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$des observations du télescope spatial Hubble (HST) .

La mesure LIGO est cohérente avec les autres, comme les auteurs le notent avec plaisir dans leurs conclusions. Cependant, il existe un écart entre les résultats de Planck et les résultats de la TVH. Ce n'est pas un nouveau problème; le groupe Hubble a précédemment déterminé une valeur pour la constante Hubble de$73.24\pm1.24\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$en 2016. Les incertitudes dans les mesures décrivent un écart-type ; cela ne signifie pas que toutes les valeurs au-delà de l'intervalle de la mesure plus ou moins un écart-type sont impossibles.

Maintenant, la différence entre les résultats de Planck et les données de la TVH de 2016 est $3.4\sigma$, ce qui est beaucoup. Le groupe a proposé plusieurs explications à cet écart:

• Erreurs systématiques dans la collecte des données, y compris dans l'utilisation des variables Cepheid utilisées pour les mesures.
• Variations à petite échelle de la constante de Hubble, qui semblent peu susceptibles de se propager à travers les données.
• Erreurs systématiques dans les résultats de Planck.
• Corrections nécessaires au $\Lambda$Modèle CDM de cosmologie, utilisé par Planck.

Dans l'article de 2018, les auteurs notent que le conflit avec les données de Planck est encore plus fort - $3.7\sigma$(et nous obtenons maintenant des résultats qui disent que cela pourrait être$4.4\sigma$; Je devrais les vérifier). Ils n'ont pas été en mesure d'indiquer un chiffre à un problème unique qui pourrait être à l'origine de l'écart; ils disent avec optimisme que cela pourrait être le signe d'une nouvelle physique.

Alors que la constante de Hubble décrit le taux d'expansion actuel de l'Univers, elle doit également être considérée comme un paramètre (entre autres) d'un modèle cosmologique donné (par exemple, Lambda-CDM).

Toutes les méthodes de mesure de la constante de Hubble sont en quelque sorte plus ou moins indirectes et reposent sur des hypothèses très différentes. Par exemple, l'émission du fond de micro-ondes cosmique (CMB) observée par Planck s'est produite au début de l'Univers, lorsque le taux d'expansion était très différent de sa valeur actuelle. Par conséquent, une "mesure" de la constante de Hubble à partir des articles de Planck n'est possible que dans un modèle cosmologique très spécifique, qui décrit à quoi ressemblerait ce CMB aujourd'hui. Si quelque chose ne va pas avec ce modèle, la constante de Hubble calculée à partir des données de Planck ne correspondra plus au taux d'expansion actuel de l'Univers, et donc en désaccord avec des "mesures" plus locales. Dans ce contexte, local signifie plus proche du moment actuel de l'histoire de l'expansion.

C'est pourquoi "avoir du mal à mesurer la constante de Hubble" est un symptôme de "l'apprentissage du modèle cosmologique". La communauté est globalement d'accord pour dire que nous ne savons pas encore ce qui cause les incohérences lorsque Lambda-CDM est supposé. Au fur et à mesure que la tension devient plus importante, il pourrait s'agir d'une forme d'erreur systématique inconnue (observationnelle ou plus théorique), ou il se pourrait que Lambda-CDM soit une description inexacte de notre Univers.

L'écart constant de Hubble avec les résultats de Planck lambda CDM a été rapproché par la théorie de la masse-énergie quantique (QME) = 67,76 (km / s) / Mpc ... Voir le document de recherche QME Theory Universal Hubble Constant Ho = 67,76 (km / s) / Mpc permet une réconciliation complète des télescopes spatiaux avec les résultats des satellites .

Abstrait:

En appliquant les principes de la théorie de l'énergie de masse quantique (QME), les valeurs de constante de Hubble (Ho) très différentes provenant de diverses sources telles que les mesures par satellite, les observations du télescope spatial, la théorie QME, LIGO, BOA, WMAP et les relevés du ciel sont scientifiquement conciliées en une seule vraie valeur universelle de Ho (universel) = 67,76 (km / s) / Mpc.