Введение
Квантизация красного смещения, также называемая периодичностью красного смещения, дискретизацией красного смещения, предпочтительными значениями красного смещения и полосами величин красного смещения, – это гипотеза о том, что красные смещения космологически удалённых объектов (в частности, галактик и квазаров) склонны группироваться вокруг кратных некоторого определённого значения. В стандартных инфляционных космологических моделях красное смещение космологических тел объясняется расширением Вселенной, при этом большее красное смещение указывает на большее космическое расстояние от Земли (см. закон Хаббла). Это называется космологическим красным смещением и является одним из основных доказательств теории Большого взрыва. Квантованное красное смещение объектов, согласно закону Хаббла, указывает на то, что астрономические объекты расположены по квантованной схеме вокруг Земли. Однако более распространено мнение, что красное смещение не связано с космическим расширением и является результатом какого-то другого физического механизма, называемого «внутренним красным смещением» или «некосмологическим красным смещением». В 1973 году астроном Уильям Тиффт первым сообщил о свидетельствах этой закономерности. Последующие дискуссии были сосредоточены на том, дали ли обзоры красного смещения квазаров (QSOs) доказательства квантования, превышающие ожидаемые из-за эффекта отбора или галактической группировки. Эта идея остаётся на периферии астрономии с середины 1990-х годов и в настоящее время отвергается подавляющим большинством астрономов, но некоторые учёные, придерживающиеся нестандартных космологических моделей, включая тех, кто отвергает теорию Большого взрыва, ссылаются на свидетельства квантования красного смещения как на причину отвергать общепринятые представления о происхождении и эволюции Вселенной.
Redshift quantization, also referred to as redshift periodicity, redshift discretization, preferred redshifts and redshift magnitude bands, is the hypothesis that the redshifts of cosmologically distant objects (in particular galaxies and quasars) tend to cluster around multiples of some particular value. In standard inflationary cosmological models, the redshift of cosmological bodies is ascribed to the expansion of the universe, with greater redshift indicating greater cosmic distance from the Earth (see Hubble's Law). This is referred to as cosmological redshift and is one of the main pieces of evidence for the Big Bang. Quantized redshifts of objects would indicate, under Hubble's Law, that astronomical objects are arranged in a quantized pattern around the Earth. It is more widely posited that the redshift is unrelated to cosmic expansion and is the outcome of some other physical mechanism, referred to as "intrinsic redshift" or "non cosmological redshift". In 1973, astronomer William G. Tifft was the first to report evidence of this pattern. Subsequent discourse focused upon whether redshift surveys of quasars (QSOs) have produced evidence of quantization in excess of what is expected due to selection effect or galactic clustering. The idea has been on the fringes of astronomy since the mid 1990s and is now discounted by the vast majority of astronomers, but a few scientists who espouse nonstandard cosmological models, including those who reject the Big Bang theory, have referred to evidence of redshift quantization as reason to reject conventional accounts of the origin and evolution of the universe.
Оригинальное расследование Уильяма Г. Тифта
Гиорги Паал (для QSO, 1971) и Уильям Г. Тиффт (для галактик) первыми исследовали возможную квантизацию красного смещения, называя это "корреляцией группировки величин красного смещения". В 1973 году он писал:
"Используя более 200 значений красного смещения в скоплениях Кома, Персей и А2199, указывается на наличие отчетливой периодичности, связанной с полосами, в значениях красного смещения. В заключение, представлен новый набор точных значений красного смещения ярких галактик в скоплении Кома, полученных на одной полосе, который демонстрирует выраженную периодичность красного смещения в 220 км/с. Верхняя граница внутренней доплеровской компоненты красного смещения движения в скоплении Кома установлена на уровне 20 км/с". Тиффт предположил, что это наблюдение противоречит общепринятым космологическим моделям. Он резюмировал: "По мере развития программы становилось все более очевидным, что красное смещение обладает свойствами, не согласующимися с простой интерпретацией как скорости и/или изменения космического масштаба. Различные следствия отмечались время от времени, но по сути работа основана на наблюдательных данных".
"Throughout the development of the program it has seemed increasingly clear that the redshift has properties inconsistent with a simple velocity and/or cosmic scale change interpretation. Various implications have been pointed out from time to time, but basically the work is observationally driven."
Красное смещение квазаров
Недавние дискуссии были сосредоточены на вопросе о том, выявляют ли обзоры красного смещения квазаров (QSOs) свидетельства квантования, не объяснимые эффектом отбора. Этому способствовал прогресс в создании каталогов в конце 1990-х годов, что существенно увеличило объемы выборок, используемых в астрономических измерениях.
Современный дискурс
Исследование, проведенное в 2001 году Бурбиджем и Нейпиером, показало, что закономерность периодичности, предсказанная формулой Карлссона, присутствует на высоком уровне достоверности в трех новых выборках квазаров, и пришло к выводу, что их результаты нельзя объяснить спектроскопическими или аналогичными эффектами отбора. В 2002 году Hawkins et al. не обнаружили свидетельств квантования красного смещения в выборке из 1647 пар галактик-квазаров, полученной в ходе обзора красного смещения галактик 2dF: "Учитывая, что в этой выборке почти в восемь раз больше точек данных, чем в предыдущем анализе Burbidge & Napier (2001), мы должны заключить, что предыдущее обнаружение периодического сигнала возникло в результате сочетания шума и эффектов оконной функции". В ответ Напиер и Бурбидж (2003) утверждают, что методы, использованные Hawkins et al. для удаления шума из их выборок, эквивалентны "чрезмерному сглаживанию данных", что могло скрыть истинную периодичность. Они опубликовали альтернативную методологию, сохраняющую периодичность, наблюдаемую в более ранних исследованиях. В 2005 году Тан и Чжан не обнаружили свидетельств квантования красного смещения квазаров в выборках из Sloan Digital Sky Survey и обзора красного смещения 2dF. Исследование 2006 года, проведенное Беллом и МакДиармидом на основе анализа 46 400 квазаров в SDSS, выявило 6 пиков в распределении красного смещения, согласующихся с моделью уменьшающегося внутреннего красного смещения (DIR). Белл и Комо (2010) согласны с тем, что эффекты отбора приводят к появлению наблюдаемых пиков красного смещения, но утверждают, что процесс коррекции удаляет значительную часть данных. Авторы утверждают, что "след фильтра" делает невозможным подтверждение или опровержение наличия истинного пика красного смещения при Δz = 0,60. Обзор 2006 года, проведенный Bajan et al., обнаружил слабые эффекты периодизации красного смещения в данных, полученных для Местной группы галактик и суперскопления Геркулеса. Они заключили, что "периодизация красного смещения галактик – это эффект, который действительно может существовать", но доказательства недостаточно убедительны до изучения более крупных баз данных. Абсорбционный спектроскопический анализ квазаров, проведенный в 2007 году Ryabinkov et al., выявил закономерность статистически значимых чередующихся пиков и провалов в диапазоне красного смещения Δz = 0,0 – 3,7, хотя они не обнаружили статистической корреляции между своими результатами и формулой Карлссона.
"Given that there are almost eight times as many data points in this sample as in the previous analysis by Burbidge & Napier (2001), we must conclude that the previous detection of a periodic signal arose from the combination of noise and the effects of the window function." In response, Napier and Burbidge (2003) argue that the methods employed by Hawkins et al. to remove noise from their samples amount to "excessive data smoothing" which could hide a true periodicity. They publish an alternate methodology for this that preserves the periodicity observed in earlier studies. In 2005, Tang and Zhang found no evidence for redshift quantization of quasars in samples from the Sloan Digital Sky Survey and 2dF redshift survey. A 2006 study of 46,400 quasars in the SDSS by Bell and McDiarmid discovered 6 peaks in the redshift distribution consistent with the decreasing intrinsic redshift (DIR) model. Bell and Comeau (2010) concur that selection effects give rise to the apparent redshift peaks, but argue that the correction process removes a large fraction of the data. The authors argue that the "filter gap footprint" renders it impossible to verify or falsify the presence of a true redshift peak at Δz = 0.60. A 2006 review by Bajan et al. discovered weak effects of redshift periodization in data from the Local Group of galaxies and the Hercules Supercluster. They conclude that "galaxy redshift periodization is an effect which can really exist", but that the evidence is not well established pending study of larger databases. A 2007 absorption spectroscopic analysis of quasars by Ryabinkov et al. observed a pattern of statistically significant alternating peaks and dips in the redshift range Δz = 0.0 − 3.7, though they noted no statistical correlation between their findings and Karlsson's formula.