Tutkijat ovat löytäneet todisteita universumin rakennetta koskevasta pääteoriasta. Main

Tutkimusryhmä, jota johtaa SLAC National Accelerator Laboratoryn fyysikot

Department of Energy ja StanfordYliopisto suoritti yksityiskohtaisia ​​mittauksia galaksiklusterien röntgensäteilystä. Tämän seurauksena fyysikot ovat paljastaneet aineen jakautumisen niiden sisällä. Uudet tiedot auttoivat tutkijoita testaamaan vallitsevaa teoriaa maailmankaikkeuden rakenteesta ja evoluutiosta, joka tunnetaan nimellä Lambda-CDM.

Universumin perusmalli

Lambda-CDM (ΛCDM, Lambda-CDM malli) -moderni standardi kosmologinen malli. Siinä spatiaalisesti litteä Universumi on täytetty tavallisen baryonisen aineen lisäksi pimeällä energialla ja kylmällä pimeällä aineella. Tämän mallin mukaan, jotta se olisi havaintojen kanssa johdonmukainen, maailmankaikkeuden iäksi tulisi ottaa 13,799 ± 0,021 miljardia vuotta.

ΛCDM visualisointi.Teot ja oikeudet: NASA/LAMBDA-arkisto/WMAP-tiederyhmä

Havaintojen pääongelma

Johtopäätös klusterin massojen jakautumisestaGalaksien röntgensäteily on luotettavinta, kun klustereiden sisällä olevan kaasun energiaa tasapainottaa painovoima, joka pitää koko järjestelmän koossa. Siksi massajakaumien mittaukset todellisissa klustereissa keskittyvät niihin, jotka ovat siirtyneet "rentoon" tilaan. Teoreettisiin ennusteisiin verrattaessa on tärkeää ottaa huomioon tämä rentouttavien klustereiden valinta.

Tiedemiesten päätös

Stanfordin yliopiston fyysikot tutkivat osana The Three Hundred Projectia luotuja tietokonesimuloituja klustereita.

Osana The Three Hundred Projectia tutkijat opiskelevat324 suurta galaksiklusteria, jotka on simuloitu käyttämällä erilaisia ​​täysfysikaalisia hydrodynaamisia resimulaatioita ja puolianalyyttisiä malleja. Sen tavoitteena on tarjota laaja luettelo teoreettisesti mallinnetuista galaksiklustereista kosmologisiin ja astrofysikaalisiin sovelluksiin.

Hubble-avaruusteleskoopin ottama pitkä valotuskuva massiivisesta galaksijoukosta Abell 2744. Se näyttää joitain heikoimmista ja nuorimmista avaruudesta löydetyistä galakseista
Kiitos: NASA/ESA/STScI

Tiedemiehet ovat laskeneet, miltä sen pitäisi näyttääJokaisen simuloidun klusterin röntgensäteily. Sitten he käyttivät samoja havainnointikriteerejä, joita he käyttivät tunnistaessaan "rentoutunutta" galaksiklusteria todellisesta tiedosta. Nämä korreloitiin simuloitujen kuvien kanssa sarjan avaamiseksi.

Sitten tutkijat mittasivat välistä suhdettaklusterin kolme ominaisuutta - sen massa, keskittymisaste keskustassa ja punasiirtymä, joka heijastaa maailmankaikkeuden ikää. Tutkijat käyttivät tietoja simuloiduista klustereista Three Hundred Projectista, klustereista ja 44 todellisesta klusterista, joita NASAn Chandra X-ray Observatory havaitsi.

Mitä fyysikot saivat selville?

Fyysikot löytävät johdonmukaisia ​​tuloksiamolemmista tietojoukoista. Yleensä klusterit ovat keskittyneet keskitetysti ajan myötä. Samaan aikaan vähemmän massiivisten klustereiden massa osoittautui keskittyneemmäksi keskelle kuin vähemmän massiivisten esineiden massa. Mitattujen suhteiden havaittiin sopivan hyvin yhteen havaintojen ja teorian välillä. Tämä lopulta "tarjoi vahvaa tukea Lambda-CDM-paradigmalle", tutkijat kirjoittavat.

Universumin koostumus ΛCDM-mallin mukaan. Luotto ja tekijänoikeudet: RedAndr, Azcolvin429derivative, CC BY-SA 3.0

Mitä seuraavaksi?

Tulevaisuudessa tutkijat toivovat menestyvänsälaajentaa sekä havaittujen että simuloitujen galaksijoukkojen tietojoukkojen kokoa. SLAC:n tukemat projektit lähivuosina, mukaan lukien Vera Rubin Observatory's Legacy Survey of Space and Time ja neljännen sukupolven kosminen mikroaaltotausta (CMB-S4) -koe, auttavat tunnistamaan monia muita galaksiklustereita. Lisäksi on suunniteltu useita avaruustehtäviä fyysikkojen auttamiseksi. Esimerkiksi Euroopan avaruusjärjestön ATHENA-satelliitin laukaisu. Uusimpien tietojen perusteella tutkijat tekevät tulevaisuudessa enemmän mittauksia röntgenalueella.

SLAC:n kosmologit pyrkivät myös lisäämäänkosmoksen tietokonesimulaatioiden koko ja tarkkuus, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisemman galaksijoukkojen tutkimuksen ja asettaa tiukat rajat vaihtoehtoisille kosmologisille skenaarioille.

Lue lisää:

Kävi ilmi, että fotosynteesi ei toimi niin kuin tiedemiehet ajattelivat. Nyt he haluavat hakkeroida sen

Kaukainen radiogalaksi osoittautui mustaksi aukoksi, joka on suunnattu suoraan Maahan

Löytyi keino alentaa painoa ja verensokeria. Tutkijat lupaavat leikkauksen vaikutuksen

Kannessa: Universumin aikajana
Kirjoittaja: Design Alex Mittelmann, Coldcreation