¿Hay sondas independientes de CMB de la curvatura del Universo?

Hay una preimpresión hoy (creo que también apareció en Nature Astronomy el 4 de noviembre) que argumenta que un Λ C D METRO + Ω k modelo con negativo Ω k se ajusta bastante bien a los datos de CMB de Planck Legacy 2018 y resuelve algunas de las tensiones internas en los datos. Por ejemplo, comparar el ajuste del modelo fiduciario a escalas angulares bajas o altas por separado revela algunas discrepancias en los parámetros cosmológicos en el 1 σ nivel (por parámetro, supongo que la tensión general es peor). Estas tensiones parecen desaparecer si se permite que el Universo se cierre, pero con algunas consecuencias interesantes: por ejemplo, el valor preferido de H 0 cae a aproximadamente 50 k metro s − 1 METRO pag C − 1 (solo para restricción CMB)!

Esto me deja preguntándome si hay medidas independientes de CMB con un apalancamiento decente en Ω k , al nivel de precisión pertinente (el artículo favorece Ω k ∼ − 0.04 ). Hasta donde yo sé, las lentes, BAO y SNIa no, pero hay otras medidas en cosmología...

Todavía no tengo una respuesta definitiva, así que solo voy a discutir en los comentarios. No veo cómo podría haber alguno. Necesitaría algo razonablemente invariable a escala que ofrezca una amplia franja del cielo para probar los valores. Supongo que podría hacer algunas mediciones astronómicas para restringir los valores que contribuyen (como medir las distancias de las estrellas y el corrimiento al rojo para restringir mejor H 0 ), pero para trabajar eso de nuevo a una medida para Ω k , tendría que verificar con el CMB o nunca confirmar los valores. Dicho esto, no trabajo demasiado fuera del CMB; ser escéptico de mí.
Debería ser más claro. Cuando digo "razonablemente invariable en escala", me refiero a compararlo con una estrella, una lente, el BAO, etc. Ahora que lo pienso, es posible que se pueda encontrar algo en la estructura del filamento cósmico. Sin embargo, eso tomaría mucho tiempo para medir
Además, estoy de acuerdo contigo en que hay algunas cosas que parecen encajar mejor con un pequeño pero negativo Ω k . Incluso cuando estaba en la escuela de posgrado, encontré ejemplos en textos en los que eso habría tenido más sentido pero se pasó por alto. El problema es que la inflación hace un trabajo tan bueno al aplanar las cosas que es difícil saberlo. Siempre pensé que solo estaba viendo cosas o que aún no había encontrado alguna evidencia conocida que nos asegure que no está cerrado (ya sabes, como que estamos bastante seguros de que no está abierto porque casi todo se vendría abajo )
Se afirma que hemos entrado en la era de la cosmología de precisión. Sin embargo, todas estas "tensiones" que aparecen recientemente me hacen preguntarme: ¿dónde diablos está la concordancia en la "cosmología de la concordancia"?
@MadMax no es el "más correcto", ¿es el "menos incorrecto"?
Bueno, podemos solucionar estas "tensiones" inconvenientes agregando nuevos factores de manipulación como "interacciones oscuras entre la energía oscura y la materia oscura y la oscuridad". ¡Dáme un respiro! ¿Somos un grupo de vudú que pueden conjurar cualquier cosa para enmascarar las grietas del chiflado?
¿Qué pasa con todos los datos de supernova (Perlmutter et. al. & Riess et. al.)? ¿Eso no predice la curvatura, independientemente del CMB? ¿O el hecho de que esté limitado a corrimientos al rojo relativamente pequeños lo hace menos convincente?

Respuestas (2)

Las mediciones de supernovas proporcionan restricciones en Ω k independiente de las medidas de CMB. Un ejemplo relativamente actualizado de esto son las restricciones de la muestra de supernovas de Pantheon, detalladas en Scolnic et al (2018) . En particular, podemos examinar la Figura 18 de ese documento. Restricciones cosmológicas de las supernovas de tipo Ia, de Scolnic et al..

Concéntrese por ahora en los contornos sombreados en rojo y gris, que son los resultados reales de este documento. Los contornos oscuros y claros son los 1 σ y 2 σ regiones de confianza conjunta para Ω metro y Ω Λ . Estos datos pueden restringir parámetros cosmológicos como este porque nos permiten ajustar la relación distancia-corrimiento al rojo. Las supernovas de tipo Ia son lo que se conoce como velas estándar : debido al mecanismo que las produce, ocurren en la misma magnitud absoluta. Si sabemos qué tan brillantes son en realidad y qué tan brillantes nos parecen, podemos calcular una medida conocida como distancia de luminosidad. La forma funcional específica que toma esta luminosidad depende de si el universo es abierto, cerrado o plano, pero el punto clave es que todas las formas involucran una integral que parece

x ( z ) = ∫ 0 z d z Ω metro ( 1 + a ) 3 + Ω Λ + Ω k ( 1 + z ) 2

Al medir suficientes corrimientos hacia el rojo y magnitudes aparentes de supernovas, podemos intentar ajustar los parámetros en la función anterior para que obtengamos un buen ajuste con los datos. Esto es más o menos lo que se hace para generar el gráfico anterior. Estas restricciones dependen únicamente de mediciones "locales" y no incluyen información obtenida del CMB.

Podemos ver una línea en el gráfico anterior denominada "Universo plano", que es la línea tal que Ω metro + Ω Λ = 1 . Podemos ver que los datos son consistentes con un universo plano (la línea cruza nuestros contornos) que está acelerando (los contornos no cruzan las líneas de aceleración/desaceleración).

Solo para aclarar: de la trama está claro que la medida puede separar Ω Λ , Ω metro , y por lo tanto restringe la planitud bajo el supuesto de que "plano" significa Ω Λ + Ω metro = 1 . Pero, ¿sabría esta medida la diferencia entre alguna otra forma de densidad de energía (digamos, Ω r - no importa por un momento que esto esté restringido independientemente para ser ∼ 0 en la actualidad) y un valor distinto de cero Ω k ? ¿O es específicamente sensible a algo que escala como ( 1 + z ) 2 , es decir, curvatura?

En este artículo, intentamos restringir la curvatura a gran escala del Universo utilizando distancias obtenidas de observaciones de supernovas de Tipo Ia junto con edades inferidas de galaxias en evolución pasiva y estimaciones de parámetros de Hubble a partir de agrupaciones de galaxias a gran escala. Los datos actuales son consistentes con una curvatura espacial cero, aunque la incertidumbre de Ω k es de orden unidad. Los conjuntos de datos futuros con del orden de miles de distancias de supernovas de tipo Ia y edades de galaxias nos permitirán restringir la curvatura espacial. Ω k con una incertidumbre de < 0.1 al 95% de nivel de confianza.

https://arxiv.org/abs/1102.4485

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