Un gruppo di ricerca guidato da fisici dello SLAC National Accelerator Laboratory
Modello base dell'universo
Lambda-CDM (ΛCDM, modello Lambda-CDM) -modello cosmologico standard moderno. In esso, l'Universo spazialmente piatto è pieno, oltre alla normale materia barionica, di energia oscura e materia oscura fredda. Secondo questo modello, per essere coerenti con le osservazioni, l’età dell’Universo dovrebbe essere considerata pari a 13,799 ± 0,021 miliardi di anni.
ΛVisualizzazione CDM.Crediti e diritti: NASA/Archivio LAMBDA/Team scientifico WMAP
Il problema principale delle osservazioni
Conclusione sulla distribuzione delle masse degli ammassiL’emissione di raggi X dalle galassie è più affidabile quando l’energia del gas all’interno degli ammassi è bilanciata dall’attrazione gravitazionale che tiene insieme l’intero sistema. Pertanto, le misurazioni delle distribuzioni di massa negli ammassi reali si concentrano su quelli che sono passati in uno stato “rilassato”. Nel confronto con le previsioni teoriche, è importante considerare questa scelta di cluster rilassanti.
La soluzione degli scienziati
I fisici dell'Università di Stanford hanno studiato i cluster simulati al computer creati come parte del Progetto Three Hundred.
Nell'ambito del Progetto Trecento, gli scienziati stanno studiando324 grandi ammassi di galassie simulati utilizzando varie simulazioni idrodinamiche complete e modelli semi-analitici. Il suo obiettivo è fornire un ampio catalogo di ammassi di galassie modellati teoricamente per applicazioni cosmologiche e astrofisiche.
Un'immagine a lunga esposizione del massiccio ammasso di galassie Abell 2744 scattata dal telescopio spaziale Hubble. Mostra alcune delle galassie più deboli e più giovani scoperte nello spazio
Credito: NASA/ESA/STScI
Gli scienziati hanno calcolato come dovrebbe essereрентгеновское излучение для каждого смоделированного скопления. Затем они применили те же критерии наблюдения, которые использовали для идентификации «расслабленных» галактических скоплений из реальных данных. Их соотнесли со смоделированным изображениями, чтобы отсеять набор.
I ricercatori hanno poi misurato la relazione tratre proprietà degli ammassi: la sua massa, il suo grado di concentrazione al centro e il suo spostamento verso il rosso, che riflette l'età dell'Universo. Gli scienziati hanno utilizzato dati provenienti da ammassi simulati del Progetto Three Hundred, ammassi e 44 ammassi reali osservati dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.
Cosa hanno scoperto i fisici?
I fisici trovano risultati coerentida entrambi i set di dati. In generale, nel corso del tempo i cluster sono diventati più concentrati a livello centrale. Allo stesso tempo, la massa degli ammassi meno massicci si è rivelata più concentrata al centro rispetto a quella degli oggetti meno massicci. È stato riscontrato che le relazioni misurate concordano molto bene tra osservazioni e teoria. Ciò alla fine “ha fornito un forte supporto al paradigma Lambda-CDM”, scrivono gli scienziati.
Composizione dell'Universo secondo il modello ΛCDM. Credito e copyright: RedAndr, Azcolvin429derivative,CC BY-SA 3.0
Qual è il prossimo?
In futuro, gli scienziati sperano di avere successoespandere la dimensione dei set di dati degli ammassi di galassie sia osservati che simulati. I progetti supportati da SLAC nei prossimi anni, tra cui il Legacy Survey of Space and Time dell’Osservatorio Vera Rubin e l’esperimento Cosmic Microwave Background (CMB-S4) di quarta generazione, aiuteranno a identificare molti altri ammassi di galassie. Inoltre, sono previste diverse missioni spaziali per aiutare i fisici. Ad esempio, il lancio del satellite ATHENA dell'Agenzia spaziale europea. Utilizzando i dati più recenti, in futuro gli scienziati effettueranno più misurazioni nella gamma dei raggi X.
Anche i cosmologi SLAC stanno lavorando per aumentarela dimensione e l’accuratezza delle simulazioni computerizzate del cosmo, che consentiranno studi più dettagliati degli ammassi di galassie e porranno limiti severi a scenari cosmologici alternativi.
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In copertina: Cronologia dell'Universo
Autore: Design Alex Mittelmann, Coldcreation