Скупчення галактик дають нові докази стандартної моделі космології

Космологи знайшли нові докази стандартної моделі космології — цього разу використовуючи дані про структуру скупчень галактик. У недавньому дослідженні, опублікованому в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, команда під керівництвом фізиків з Національної прискорювальної лабораторії SLAC Міністерства енергетики та Стенфордського університету провела детальні вимірювання рентгенівського випромінювання від скупчень галактик, які показали розподіл матерії. всередині них. Своєю чергою, дані допомогли вченим перевірити що переважає теорію структури та еволюції Всесвіту, відому як Лямбда-CDM.

Однак потрапити туди було непростим завданням.

Ось у чому біда: висновок про розподіл маси скупчень галактик на основі їхнього рентгенівського випромінювання є найнадійнішим, коли енергія газу в скупченнях врівноважується силою тяжіння, яка утримує всю систему разом. Таким чином, вимірювання розподілу маси в реальних кластерах зосереджуються на тих, які опустилися до «розслабленого» стану. Тому, порівнюючи з теоретичними прогнозами, важливо взяти до уваги цей вибір розслаблених кластерів.

Пам’ятаючи про це, аспірантка Стенфордського факультету фізики Еліз Дарраг-Форд та її колеги досліджували кластери, створені за допомогою комп’ютерного моделювання в рамках проєкту «Три сотні». Спочатку вони обчислили, як має виглядати рентгенівське випромінювання для кожного змодельованого кластера. Потім вони застосували ті самі критерії спостереження, які використовувалися для ідентифікації розслаблених скупчень галактик із реальних даних до змодельованих зображень, щоб відвіяти набір.

Далі дослідники виміряли зв’язок між трьома властивостями — масою кластера, наскільки ця маса була зосереджена в центрі, і червоним зсувом кластерів, який відображає, скільки років був Всесвіт, коли випромінювалося світло, яке ми спостерігаємо, — для обох змодельованих проєктів «Три сотні». скупчень і 44 справжніх скупчень, спостережених за допомогою рентгенівської обсерваторії НАСА Чандра.

Команда виявила узгоджені результати з обох наборів даних: загалом кластери з часом стали більш концентрованими в центрі, тоді як у будь-який момент часу менш масивні кластери є більш концентрованими в центрі, ніж більш масивні. «Виміряні зв’язки дуже добре узгоджуються між спостереженням і теорією, забезпечуючи сильну підтримку парадигми Лямбда-МЧР», — сказав Дарраг-Форд.

У майбутньому вчені сподіваються розширити розмір як спостережуваних, так і змодельованих наборів даних скупчення галактик у своєму аналізі. Підтримувані SLAC проєкти, які будуть доступні в Інтернеті в найближчі кілька років, включно з дослідженням простору і часу в обсерваторії Рубіна та експериментом космічного мікрохвильового фону четвертого покоління (CMB-S4), допоможуть ідентифікувати набагато більшу кількість скупчень галактик, ніж планувалося. космічні місії, як-от супутник ATHENA Європейського космічного агентства, може виконувати рентгенівські вимірювання. Космологи SLAC також працюють над розширенням розміру та точності комп’ютерного моделювання космосу, що робить можливим більш детальне вивчення скупчень галактик і встановлення суворих обмежень на альтернативні космологічні сценарії.