¿Por qué seguimos encontrando una discrepancia en la constante de Hubble?

Después de echar un vistazo a algunos documentos recientes (ejemplos a continuación) que intentan derivar el valor de la constante de Hubble, todos concluyen con valores dramáticamente diferentes (hablando en contexto). ¿Por qué es esto? Cada una de las técnicas parece suficientemente rigurosa e igualmente bien arraigada en la física entendida. ¿Se trata simplemente de alguna forma de error o se debe a alguna física aún por descubrir?

Documentos:

• Una medición de sirena estándar de onda gravitacional de la constante de Hubble , H ₀ = 70
• Resultados de Planck 2015 , H ₀ = 67.8
• Nuevos paralaje de cefeidas galácticas a partir del escaneo espacial del telescopio HubbleSpace: implicaciones para la constante de Hubble , H ₀ = 73.48

Entiendo que este es un tema candente en este momento en cosmología, sin embargo, todavía no entiendo por qué estamos teniendo problemas para lograr que nuestros valores medidos de la constante de Hubble converjan.

Para resumir, las mediciones de Planck y el telescopio espacial Hubble no están de acuerdo, y la razón detrás de esto no se conoce.

Primero, veamos los valores con las incertidumbres . Luego tenemos tres resultados diferentes que, quizás, no son tan inconsistentes como parecían originalmente:

• $70.0^{+12.0}_{-8.0}\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$de LIGO .
• $67.8\pm0.9\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$de Planck .
• $73.48\pm1.66\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$de las observaciones del telescopio espacial Hubble (HST) .

La medición de LIGO es consistente con las otras, como los autores notan con alegría en sus conclusiones. Sin embargo, existe una discrepancia entre los resultados de Planck y los resultados del HST. Este no es un problema nuevo; el grupo Hubble determinó previamente un valor para la constante Hubble de$73.24\pm1.24\text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$en 2016. Las incertidumbres en las mediciones describen una desviación estándar ; no significa que todos los valores más allá del intervalo de la medición más o menos una desviación estándar sean imposibles.

Ahora, la diferencia entre los resultados de Planck y los datos de HST 2016 es $3.4\sigma$que es mucho Al grupo se le ocurrieron varias explicaciones para la discrepancia:

• Errores sistemáticos en la recopilación de datos, incluido el uso de las variables cefeidas utilizadas para las mediciones.
• Variaciones a pequeña escala en la constante de Hubble, que parece poco probable que se hayan propagado a través de los datos.
• Errores sistemáticos en los resultados de Planck.
• Correcciones necesarias para el $\Lambda$Modelo de cosmología MDL , utilizado por Planck.

En el artículo de 2018, los autores señalan que el conflicto con los datos de Planck es aún más fuerte: $3.7\sigma$(y ahora estamos obteniendo resultados que dicen que podría ser$4.4\sigma$; Debería revisarlos). No han podido señalar una cifra a ningún problema que pueda estar detrás de la discrepancia; Ellos dicen optimistamente que podría ser el signo de una nueva física.

Si bien la constante de Hubble describe la tasa de expansión actual del Universo, también debe verse como un parámetro (entre otros) de un modelo cosmológico dado (por ejemplo, Lambda-CDM).

Todos los métodos para medir la constante de Hubble son más o menos indirectos de alguna manera, y se basan en supuestos muy diferentes. Por ejemplo, la emisión del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) observado por Planck ocurrió en el Universo temprano, cuando la tasa de expansión era muy diferente de su valor actual. Por lo tanto, una "medición" de la constante de Hubble a partir de los documentos de Planck solo es posible dentro de un modelo cosmológico muy específico, que describe cómo se vería hoy este CMB. Si algo está mal con este modelo, la constante de Hubble calculada a partir de los datos de Planck ya no correspondería a la tasa de expansión actual del Universo, por lo que no está de acuerdo con más "mediciones" locales. En este contexto, local significa más cerca del momento actual en la historia de expansión.

Es por eso que "tener problemas para medir la constante de Hubble" es un síntoma de "aprender sobre el modelo cosmológico". La comunidad está ampliamente de acuerdo en que aún no sabemos qué causa las inconsistencias cuando se asume Lambda-CDM. A medida que la tensión se vuelve más significativa, podría ser alguna forma de error sistemático desconocido (observacional o más teórico), o podría ser que Lambda-CDM es una descripción inexacta de nuestro Universo.

La discrepancia constante de Hubble con los resultados de Planck lambda CDM ha sido conciliada por la teoría de la energía de masa cuántica (QME) = 67.76 (km / s) / Mpc ... Ver el documento de investigación QME Theory Constante universal de Hubble Ho = 67.76 (km / s) / Mpc permite la reconciliación completa de los telescopios espaciales con los resultados de los satélites .

Resumen:

Al aplicar los principios de la teoría Quantum Mass-Energy (QME), los valores de la constante Hubble (Ho) muy diferentes de diversas fuentes, como mediciones satelitales, observaciones de telescopios espaciales, teoría QME, LIGO, BOA, WMAP y estudios del cielo, se concilian científicamente. en un único valor universal verdadero de Ho (Universal) = 67.76 (km / s) / Mpc.