Космологи нашли новые доказательства стандартной модели космологии — на этот раз с использованием данных о структуре скоплений галактик.
В недавнем исследовании, опубликованном в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества , группа под руководством физиков из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета провела подробные измерения рентгеновского излучения скоплений галактик , которые выявили распределение материи. внутри них. В свою очередь данные помогли ученым проверить господствующую теорию строения и эволюции Вселенной, известную как Lambda-CDM.
Однако добраться туда было не так-то просто.
Вот в чем проблема: вывод о распределении масс скоплений галактик по их рентгеновскому излучению наиболее надежен, когда энергия газа внутри скоплений уравновешивается гравитационным притяжением, которое удерживает всю систему вместе. Поэтому измерения массовых распределений в реальных скоплениях сосредоточены на тех, которые перешли в «расслабленное» состояние. Поэтому при сравнении с теоретическими предсказаниями важно учитывать этот выбор релаксирующих кластеров.
Помня об этом, аспирантка Стэнфордского университета Элиз Дарра-Форд и ее коллеги исследовали смоделированные компьютером кластеры, созданные в рамках проекта «Три сотни». Во-первых, они рассчитали, как должно выглядеть рентгеновское излучение для каждого смоделированного скопления. Затем они применили те же критерии наблюдения, которые использовались для идентификации расслабленных галактических скоплений из реальных данных к смоделированным изображениям, чтобы отсеять набор.
Затем исследователи измерили взаимосвязь между тремя свойствами — массой скопления, степенью концентрации этой массы в центре и красным смещением скоплений, которое отражает возраст Вселенной, когда излучался свет, который мы наблюдаем, — как для смоделированного проекта Three Hundred Project, скоплений и 44 реальных скопления, наблюдаемых с помощью рентгеновской обсерватории НАСА Чандра.
Команда обнаружила согласованные результаты из обоих наборов данных: в целом кластеры со временем стали более централизованно сконцентрированы, в то время как в любой момент времени менее массивные кластеры более централизованно сконцентрированы, чем более массивные. «Измеренные отношения очень хорошо согласуются между наблюдениями и теорией, обеспечивая сильную поддержку парадигмы Lambda-CDM», — сказал Дарра-Форд.
В будущем ученые надеются, что смогут расширить размер как наблюдаемых, так и смоделированных наборов данных о скоплениях галактик в своем анализе. Поддерживаемые SLAC проекты, которые будут реализованы в ближайшие несколько лет, в том числе Legacy Survey of Space and Time обсерватории Рубин и эксперимент четвертого поколения с космическим микроволновым фоном (CMB-S4), помогут идентифицировать гораздо большее количество скоплений галактик, хотя запланировано космические миссии, такие как спутник ATHENA Европейского космического агентства, могут проводить измерения в рентгеновском диапазоне. Космологи SLAC также работают над увеличением размера и точности компьютерного моделирования космоса, что позволит более подробно изучать скопления галактик и установить строгие ограничения на альтернативные космологические сценарии.
