ツイン・ユニバース宇宙論

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双子宇宙の宇宙論(p 10)

13)赤方偏移と可変光速度を伴うロバートソン・ウォーカー計量。

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赤方偏移zから距離を導出する際の「変化する定数」についてはすでに説明されている。参照文献[13]、3〜7節を参照のこと。添え字1は発信者、添え字2は受信者を示す。例えばc₂は現在の光速度の値であり、観測所で測定されたものである。リュードベリ定数(水素のイオン化エネルギー)は(94)に従うものと仮定する。

すると次のようになる:

(95)

式95

値g = 1は古典的な値を得るために選ばれる。

次に、関数1/R(t)を(96)に関して級数展開すると、次のようになる:

(97)

式97

これは単にハッブルの赤方偏移の法則であり、この光速度が変化する枠組みでも有効である。d₂、c₂およびzの測定から、いわゆるハッブル定数、つまり宇宙の年齢を導き出すことができる。

(98)

標準値と同一である。その後、対象物への距離d₂が評価される:

(99)

式99

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zが無限に近づくと、宇宙論的ホライズンは3/2 c₂ t₂となり、標準値の3 c₂ t₂の半分になる。現在のモデルとEdSモデルを比較すると、距離に関して次の比が得られる:

(100)

式100

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zが小さい値では図に示すように両者は類似している。zが小さい場合、現在のモデルから導かれる距離はわずかに大きい。

z = 1.5ではhは1に近い。その後、zが無限に近づくにつれてhは0.5に近づく。z < 2.5では、2つの距離評価の差は5%未満である。

図20:現在のモデルとアインシュタイン・デ・ジッター(EdS)モデルにおける距離、およびこれらの距離の比hを赤方偏移の関数として示したもの。

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参考文献[14]、第3節では、zに関する遠方物体の角度サイズの進化が計算されている。EdSモデルと一定サイズの物体に対して、その法則は次の通りである:

(101)

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このzの関数はz = 1.25で最小値を持ち、その後zとともに線的に増加する。図21はなぜこの関数が大きなz値においてfを過大評価するのかを説明している。

図21:なぜ古典モデルが大きな赤方偏移の物体の角度サイズを過大評価するのか。受信時の測定値は「化石的」な角度サイズであり、その物体がより近かった頃のものである。

現在のモデルでは、物体が宇宙とともに拡大すると仮定されているため、状況は根本的に異なる。図22を参照のこと。

図22:現在のモデルでは、光は測地線に沿って進む。角度サイズは変化しない。

対応する式は次の通りである:

(102)

式102

zが無限に近づくと、fは定数に近づく。

我々のモデルでは次の通りである:

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参考文献[14]では、この方法が現在のモデルとEdSモデルを比較するために用いられ、radio-QSOデータ(BarthelとMiley, 1988 [35])に適用され、第一のモデルにわずかな優位性を与えた。明らかに、観測対象の性質に関する多くの仮定を含む単一のテストではモデルを検証することはできなかった。参考文献[14]の議論を参照のこと。