Une équipe de recherche dirigée par des physiciens du Laboratoire national des accélérateurs du SLAC
Modèle de base de l'univers
Lambda-CDM (ΛCDM, modèle Lambda-CDM) -modèle cosmologique standard moderne. Dans celui-ci, l'Univers spatialement plat est rempli, en plus de la matière baryonique ordinaire, d'énergie noire et de matière noire froide. Selon ce modèle, pour être cohérent avec les observations, l'âge de l'Univers devrait être estimé à 13,799 ± 0,021 milliard d'années.
Visualisation ΛCDM.Crédits et droits : NASA/Archives LAMBDA/Équipe scientifique WMAP
Le principal problème des observations
Conclusion sur la distribution des masses des amasL'émission de rayons X des galaxies est plus fiable lorsque l'énergie du gaz à l'intérieur des amas est équilibrée par l'attraction gravitationnelle qui maintient l'ensemble du système ensemble. Par conséquent, les mesures de distributions de masse dans des amas réels se concentrent sur ceux qui sont passés dans un état « détendu ». Lors de la comparaison avec les prévisions théoriques, il est important de prendre en compte ce choix de clusters relaxants.
La solution des scientifiques
Des physiciens de l'Université de Stanford ont étudié des clusters simulés par ordinateur créés dans le cadre du projet Three Hundred.
Dans le cadre du projet Three Hundred, les scientifiques étudient324 grands amas de galaxies simulés à l'aide de diverses resimulations hydrodynamiques entièrement physiques et de modèles semi-analytiques. Son objectif est de fournir un large catalogue d'amas de galaxies modélisés théoriquement pour des applications cosmologiques et astrophysiques.
Une image longue exposition de l'amas de galaxies massif Abell 2744 prise par le télescope spatial Hubble. Il montre certaines des galaxies les plus faibles et les plus jeunes découvertes dans l'espace.
Crédit : NASA/ESA/STScI
Les scientifiques ont calculé à quoi cela devrait ressemblerÉmission de rayons X pour chaque cluster simulé. Ils ont ensuite appliqué les mêmes critères d'observation que ceux utilisés pour identifier les amas de galaxies « détendus » à partir de données réelles. Celles-ci ont été corrélées avec les images simulées pour vanner l'ensemble.
Les chercheurs ont ensuite mesuré la relation entretrois propriétés des amas : sa masse, son degré de concentration au centre et son redshift, qui reflète l'âge de l'Univers. Les scientifiques ont utilisé les données d'amas simulés du projet Three Hundred, d'amas et de 44 amas réels observés par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.
Qu'ont découvert les physiciens ?
Les physiciens trouvent des résultats cohérentsà partir des deux ensembles de données. En général, les clusters sont devenus plus centralisés au fil du temps. Dans le même temps, la masse des amas moins massifs s’est avérée plus concentrée au centre que celle des objets moins massifs. Les relations mesurées se sont avérées très bien concordantes entre les observations et la théorie. Cela a finalement « fourni un soutien solide au paradigme Lambda-CDM », écrivent les scientifiques.
Composition de l'Univers selon le modèle ΛCDM. Crédit & Copyright : RedAndr, Azcolvin429derivative, CC BY-SA 3.0
Et ensuite?
À l’avenir, les scientifiques espèrent réussiraugmenter la taille des ensembles de données d'amas de galaxies observés et simulés. Les projets soutenus par le SLAC au cours des prochaines années, notamment le Legacy Survey of Space and Time de l'Observatoire Vera Rubin et l'expérience Cosmic Microwave Background de quatrième génération (CMB-S4), aideront à identifier de nombreux autres amas de galaxies. Par ailleurs, plusieurs missions spatiales sont prévues pour aider les physiciens. Par exemple, le lancement du satellite ATHENA de l’Agence spatiale européenne. Grâce aux données les plus récentes, les scientifiques effectueront à l’avenir davantage de mesures dans le domaine des rayons X.
Les cosmologistes du SLAC s'efforcent également d'augmenterla taille et la précision des simulations informatiques du cosmos, qui permettront des études plus détaillées des amas de galaxies et fixeront des limites strictes aux scénarios cosmologiques alternatifs.
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En couverture : Chronologie de l'Univers
Auteur : Design Alex Mittelmann, Coldcreation