Un equipo de investigación dirigido por físicos del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC
modelo basico del universo
Lambda-CDM (ΛCDM, modelo Lambda-CDM) -modelo cosmológico estándar moderno. En él, el Universo espacialmente plano está lleno, además de materia bariónica ordinaria, de energía oscura y materia oscura fría. Según este modelo, para ser coherente con las observaciones, la edad del Universo debería ser de 13,799 ± 0,021 mil millones de años.
Visualización CDM.Créditos y derechos: NASA/Archivo LAMBDA/Equipo científico WMAP
El principal problema de las observaciones.
Conclusión sobre la distribución de masas de cúmulos.La emisión de rayos X de las galaxias es más confiable cuando la energía del gas dentro de los cúmulos está equilibrada por la atracción gravitacional que mantiene unido a todo el sistema. Por lo tanto, las mediciones de distribuciones de masa en cúmulos reales se centran en aquellos que han pasado a un estado "relajado". Al comparar con las predicciones teóricas, es importante tener en cuenta esta elección de grupos relajantes.
La solución de los científicos
Físicos de la Universidad de Stanford estudiaron grupos simulados por computadora creados como parte del Proyecto Trescientos.
Como parte del Proyecto Trescientos, los científicos están estudiando324 grandes cúmulos de galaxias simulados utilizando varias resimulaciones hidrodinámicas de física completa y modelos semianalíticos. Su objetivo es proporcionar un gran catálogo de cúmulos de galaxias modelados teóricamente para aplicaciones cosmológicas y astrofísicas.
Una imagen de larga exposición del enorme cúmulo de galaxias Abell 2744 tomada por el Telescopio Espacial Hubble. Muestra algunas de las galaxias más débiles y jóvenes descubiertas en el espacio
Crédito: NASA/ESA/STScI
Los científicos han calculado cómo debería verse.Emisión de rayos X para cada grupo simulado. Luego aplicaron los mismos criterios de observación que utilizaron para identificar cúmulos de galaxias "relajados" a partir de datos reales. Estas se correlacionaron con las imágenes simuladas para distinguir el conjunto.
Luego, los investigadores midieron la relación entretres propiedades de los cúmulos: su masa, su grado de concentración en el centro y su corrimiento al rojo, que refleja la edad del Universo. Los científicos utilizaron datos de cúmulos simulados del Proyecto Trescientos, cúmulos y 44 cúmulos reales observados por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.
¿Qué descubrieron los físicos?
Los físicos encuentran resultados consistentesde ambos conjuntos de datos. En general, los clusters se han concentrado más centralmente con el tiempo. Al mismo tiempo, la masa de los cúmulos menos masivos resultó estar más concentrada en el centro que la de los objetos menos masivos. Se encontró que las relaciones medidas concordaban muy bien entre las observaciones y la teoría. En última instancia, esto "proporcionó un fuerte apoyo al paradigma Lambda-CDM", escriben los científicos.
Composición del Universo según el modelo ΛCDM. Crédito y derechos de autor: RedAndr, Azcolvin429derivative,CC BY-SA 3.0
Que sigue
En el futuro, los científicos esperan lograrlo.ampliar el tamaño de los conjuntos de datos de cúmulos de galaxias observados y simulados. Los proyectos apoyados por SLAC durante los próximos años, incluido el Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera Rubin y el experimento de fondo cósmico de microondas de cuarta generación (CMB-S4), ayudarán a identificar muchos más cúmulos de galaxias. Además, están previstas varias misiones espaciales para ayudar a los físicos. Por ejemplo, el lanzamiento del satélite ATHENA de la Agencia Espacial Europea. Utilizando los datos más recientes, los científicos realizarán en el futuro más mediciones en el rango de rayos X.
Los cosmólogos de SLAC también están trabajando para aumentarel tamaño y la precisión de las simulaciones por computadora del cosmos, que permitirán estudios más detallados de los cúmulos de galaxias y establecerán límites estrictos a escenarios cosmológicos alternativos.
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En la portada: Cronología del Universo
Autor: Diseño Alex Mittelmann, Coldcreation