АСТРОФИЗИЧЕСКИЙ БЮЛЛЕТЕНЬ, 2025, том 80, № 3, страницы 351–361
КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ ТЕСТЫ В ЭПОХУ JWST. I. УГЛОВОЙ РАЗМЕР — КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ
© 2025
А. А. Райков1,2, В. В. Цымбал3,4, Н. Ю. Ловягин5,6*
1Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории РАН, Санкт-Петербург, 196140 Россия
2Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, 196140 Россия
3Институт астрономии РАН, Москва, 119017 Россия
4Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук, Нижний Архыз, 369167 Россия
5Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия
6Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, 190008 Россия
*E-mail: n.lovyagin@spbu.ru
2Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН, Санкт-Петербург, 196140 Россия
3Институт астрономии РАН, Москва, 119017 Россия
4Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук, Нижний Архыз, 369167 Россия
5Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 199034 Россия
6Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург, 190008 Россия
*E-mail: n.lovyagin@spbu.ru
УДК 524.822-17
Поступила в редакцию 24 января 2025 года; после доработки 4 июня 2025 года; принята к публикации 17 июля 2025 года
В работе рассматривается космологический тест «угловой размер — красное смещение». Проведен анализ угловых и линейных размеров галактик нового каталога ASTRODEEP-JWST, содержащего более 500 000 объектов на больших красных смещениях (до z ≾ 20 фотометрически определенных и до z ≾ 14 спектрально определенных). Для расчетов использованы 6 860 галактик с надежно определенным спектральным красным смещением и 319 771 галактика с известным фотометрическим красным смещением. Линейные размеры галактик рассчитаны в рамках двух космологических моделей — стандартной (ΛCDM) и одной из стационарных моделей (так называемой модели «усталого света»). Показано, что в рамках ΛCDM-модели наблюдается значительная эволюция линейных размеров галактик, причем темп эволюции близок к темпу расширения пространства. При этом в стационарной модели характерный линейный размер галактики практически не эволюционирует с ростом z.
Ключевые слова:
космология: ранняя Вселенная — космология: расширение — космология: наблюдения
ФинансированиеСписок литературы
А. А. Райков выполнил работу в рамках государственного задания САО РАН, утвержденного Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, остальные соавторы — без привлечения дополнительного финансирования.
Список литературы
1. N. Aghanim et al. (Planck Collab.), Astron. and Astrophys. 652, id. C4 (2021). DOI:10.1051/0004-6361/201833910e
2. R. J. Allen, G. G. Kacprzak, K. Glazebrook, et al., Astrophys. J. 834 (2), article id. L11 (2017). DOI:10.3847/2041-8213/834/2/L11
3. E. Di Valentino, O. Mena, S. Pan, et al., Classical and Quantum Gravity 38 (15), id. 153001 (2021). DOI:10.1088/1361-6382/ac086d
4. A. D. Dolgov, Physics Uspekhi 61 (2), 115 (2018). DOI:10.3367/UFNe.2017.06.038153
5. M. J. Geller and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 174, 1 (1972). DOI:10.1086/151462
6. D. W. Hogg, arXiv e-prints astro-ph:9905116 (1999). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/9905116
7. D. W. Hogg, I. K. Baldry, M. R. Blanton, and D. J. Eisenstein, arXiv e-prints astro-ph:0210394 (2002). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/0210394
8. B. W. Holwerda, J. S. Bridge, R. L. Steele, et al., Astron. J. 160 (4), id. 154 (2020). DOI:10.3847/1538-3881/aba617
9. F. Hoyle, Proc. IAU Symp. No. 9, Ed. by R.N. Bracewell (Stanford University Press, Stanford, 1959), pp. 529–532
10. M. Kamionkowski and A. G. Riess, Annual Review of Nuclear and Particle Science 73, 153 (2023). DOI:10.1146/annurev-nucl-111422-024107
11. P. A. LaViolette, Intern. J. Astron. and Astrophys. 11 (2), 190 (2021). DOI:10.4236/ijaa.2021.112011
12. M. López-Corredoira, Intern. J. Modern Physics D 19 (3), 245 (2010). DOI:10.1142/S0218271810016397
13. M. López-Corredoira and L. Marmet, Intern. J. Modern Physics D 31 (8), id. 2230014 (2022). DOI:10.1142/S0218271822300142
14. N. Lovyagin, A. Raikov, V. Yershov, and Y. Lovyagin, Galaxies 10 (6), id. 108 (2022). DOI:10.3390/galaxies10060108
15. F. Melia, Astron. and Astrophys. 689, id. A10 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202450835
16. E. Merlin, P. Santini, D. Paris, et al., Astron. and Astrophys. 691, id. A240 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202451409
17. J. B. Muñoz, J. Mirocha, J. Chisholm, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 535 (1), L37 (2024). DOI:10.1093/mnrasl/slae086
18. J. B. Oke and A. Sandage, Astrophys. J. 154, 21 (1968). DOI:10.1086/149737
19. V. V. Orlov and A. A. Raikov, Astronomy Reports 60 (5), 477 (2016). DOI:10.1134/S1063772916030112
20. K. Ormerod, C. J. Conselice, N. J. Adams, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 6110 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3597
21. P. J. E. Peebles, Annals of Physics 447, id. 169159 (2022). DOI:10.1016/j.aop.2022.169159
22. L. Perivolaropoulos and F. Skara, New Astronomy Reviews 95, article id. 101659 (2022). DOI:10.1016/j.newar.2022.101659
23. A. Raikov, V. Yershov, and N. Lovyagin, in Proc. All-Russian Conf. on Modern Astronomy: From the Early Universe to Exoplanets and Black Holes (VAK2024), Nizhny Arkhyz, Russia, 2020, Ed. by Yu. Yu. Balega, A. M. Cherepashchuk et al. (RIOR, Moscow, 2024), pp. 248–254. DOI:10.26119/VAK2024.038
24. D. N. Spergel, L. Verde, H. V. Peiris, et al., Astrophys. J. Suppl. 148 (1), 175 (2003). DOI:10.1086/377226
25. L. Yang, J. S. Kartaltepe, M. Franco, et al., arXiv e-prints astro-ph:2504.07185 (2025). DOI:10.48550/arXiv.2504.07185
2. R. J. Allen, G. G. Kacprzak, K. Glazebrook, et al., Astrophys. J. 834 (2), article id. L11 (2017). DOI:10.3847/2041-8213/834/2/L11
3. E. Di Valentino, O. Mena, S. Pan, et al., Classical and Quantum Gravity 38 (15), id. 153001 (2021). DOI:10.1088/1361-6382/ac086d
4. A. D. Dolgov, Physics Uspekhi 61 (2), 115 (2018). DOI:10.3367/UFNe.2017.06.038153
5. M. J. Geller and P. J. E. Peebles, Astrophys. J. 174, 1 (1972). DOI:10.1086/151462
6. D. W. Hogg, arXiv e-prints astro-ph:9905116 (1999). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/9905116
7. D. W. Hogg, I. K. Baldry, M. R. Blanton, and D. J. Eisenstein, arXiv e-prints astro-ph:0210394 (2002). DOI:10.48550/arXiv.astro-ph/0210394
8. B. W. Holwerda, J. S. Bridge, R. L. Steele, et al., Astron. J. 160 (4), id. 154 (2020). DOI:10.3847/1538-3881/aba617
9. F. Hoyle, Proc. IAU Symp. No. 9, Ed. by R.N. Bracewell (Stanford University Press, Stanford, 1959), pp. 529–532
10. M. Kamionkowski and A. G. Riess, Annual Review of Nuclear and Particle Science 73, 153 (2023). DOI:10.1146/annurev-nucl-111422-024107
11. P. A. LaViolette, Intern. J. Astron. and Astrophys. 11 (2), 190 (2021). DOI:10.4236/ijaa.2021.112011
12. M. López-Corredoira, Intern. J. Modern Physics D 19 (3), 245 (2010). DOI:10.1142/S0218271810016397
13. M. López-Corredoira and L. Marmet, Intern. J. Modern Physics D 31 (8), id. 2230014 (2022). DOI:10.1142/S0218271822300142
14. N. Lovyagin, A. Raikov, V. Yershov, and Y. Lovyagin, Galaxies 10 (6), id. 108 (2022). DOI:10.3390/galaxies10060108
15. F. Melia, Astron. and Astrophys. 689, id. A10 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202450835
16. E. Merlin, P. Santini, D. Paris, et al., Astron. and Astrophys. 691, id. A240 (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202451409
17. J. B. Muñoz, J. Mirocha, J. Chisholm, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 535 (1), L37 (2024). DOI:10.1093/mnrasl/slae086
18. J. B. Oke and A. Sandage, Astrophys. J. 154, 21 (1968). DOI:10.1086/149737
19. V. V. Orlov and A. A. Raikov, Astronomy Reports 60 (5), 477 (2016). DOI:10.1134/S1063772916030112
20. K. Ormerod, C. J. Conselice, N. J. Adams, et al., Monthly Notices Royal Astron. Soc. 527 (3), 6110 (2024). DOI:10.1093/mnras/stad3597
21. P. J. E. Peebles, Annals of Physics 447, id. 169159 (2022). DOI:10.1016/j.aop.2022.169159
22. L. Perivolaropoulos and F. Skara, New Astronomy Reviews 95, article id. 101659 (2022). DOI:10.1016/j.newar.2022.101659
23. A. Raikov, V. Yershov, and N. Lovyagin, in Proc. All-Russian Conf. on Modern Astronomy: From the Early Universe to Exoplanets and Black Holes (VAK2024), Nizhny Arkhyz, Russia, 2020, Ed. by Yu. Yu. Balega, A. M. Cherepashchuk et al. (RIOR, Moscow, 2024), pp. 248–254. DOI:10.26119/VAK2024.038
24. D. N. Spergel, L. Verde, H. V. Peiris, et al., Astrophys. J. Suppl. 148 (1), 175 (2003). DOI:10.1086/377226
25. L. Yang, J. S. Kartaltepe, M. Franco, et al., arXiv e-prints astro-ph:2504.07185 (2025). DOI:10.48550/arXiv.2504.07185
Cosmological Observational Tests in the JWST ERA. I. Angular Size–Redshift
© 2025
A. A. Raikov1,2, V. V. Tsymbal3,4, and N. Yu. Lovyagin5,6*
1Saint Petersburg Branch of the Special Astrophysical Observatory, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 196140 Russia
2Central (Pulkovo) Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 196140 Russia
3Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences,Moscow, 119017 Russia
4Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
5St. Petersburg University, St. Petersburg, 199034 Russia
6St. Petersburg State Marine Technical University, Saint Petersburg, 190008 Russia
*E-mail: n.lovyagin@spbu.ru
2Central (Pulkovo) Astronomical Observatory, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, 196140 Russia
3Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences,Moscow, 119017 Russia
4Special Astrophysical Observatory of the Russian Academy of Sciences, Nizhnii Arkhyz, 369167 Russia
5St. Petersburg University, St. Petersburg, 199034 Russia
6St. Petersburg State Marine Technical University, Saint Petersburg, 190008 Russia
*E-mail: n.lovyagin@spbu.ru
This study is devoted to the cosmological “angular size–redshift” test. An analysis was performed of the angular and linear sizes of galaxies from the new ASTRODEEP-JWST catalog containing over 500 000 objects at high redshifts (up to z ≾ 20 photometrically determined and up to z ≾ 14 spectroscopically determined). For calculations, 6 860 galaxies with reliably determined spectroscopic redshifts and 319 771 galaxies with known photometric redshifts were used. The linear sizes of galaxies were computed within the framework of two cosmological models—the standard (ΛCDM) model and one of the static models (the so-called “tired light” model). We have shown that within the framework of the ΛCDM model, a significant evolution of the linear sizes of galaxies is observed, with the evolutionary rate closely matching the rate of the cosmic expansion. In contrast, in the static model, the characteristic linear sizes of galaxies exhibit almost no evolution with increasing z.
Keywords:
cosmology: early Universe—cosmology: expanding—cosmology: observation
К содержанию номера