SLAC国立加速器研究所の物理学者が率いる研究チーム
宇宙の基本モデル
Lambda-CDM (ΛCDM、Lambda-CDM モデル) -現代の標準宇宙モデル。その中で、空間的に平坦な宇宙は、通常のバリオン物質に加えて、暗黒エネルギーと冷たい暗黒物質で満たされています。このモデルによれば、観測結果と一致させるために、宇宙の年齢は 137 億 999 ± 0 億 2100 万年とみなされる必要があります。
ΛCDM の視覚化。クレジットと権利: NASA/LAMBDA アーカイブ/WMAP 科学チーム
観測の主な問題
クラスター質量の分布に関する結論銀河からの X 線放射の信頼性が最も高くなるのは、銀河団内のガスのエネルギーが、系全体を保持する重力によってバランスがとれている場合です。したがって、実際のクラスター内の質量分布の測定は、「緩和」状態に移行したクラスターに焦点を当てています。理論的な予測と比較する場合、この緩和クラスターの選択を考慮することが重要です。
科学者の決断
スタンフォード大学の物理学者は、スリーハンドレッド プロジェクトの一環として作成された、コンピューターでシミュレートされたクラスターを研究しました。
スリーハンドレッドプロジェクトの一環として、科学者たちは研究を行っていますさまざまな完全物理流体力学再シミュレーションと半解析モデルを使用して、324 個の大きな銀河団をシミュレーションしました。その目標は、宇宙論的および天体物理学的応用のために、理論的にモデル化された銀河団の大規模なカタログを提供することです。
ハッブル宇宙望遠鏡によって撮影された巨大銀河団アベル 2744 の長時間露光画像。宇宙で発見された最も暗くて若い銀河のいくつかを示しています。
クレジット: NASA/ESA/STScI
科学者はそれがどのように見えるべきかを計算しましたシミュレートされた各クラスターの X 線放射。次に、実際のデータから「緩和された」銀河団を特定するために使用したのと同じ観測基準を適用しました。これらは、セットを選別するためにシミュレートされた画像と関連付けられました。
研究者らはその後、次の関係を測定した。クラスターの 3 つの特性、つまり質量、中心での集中度、および宇宙の年齢を反映する赤方偏移です。科学者らは、スリー ハンドレッド プロジェクトのシミュレートされたクラスター、クラスター、および NASA のチャンドラ X 線天文台で観測された 44 個の実際のクラスターからのデータを使用しました。
物理学者は何を見つけましたか？
物理学者は一貫した結果を発見両方のデータセットから。一般に、クラスターは時間の経過とともにより中心に集中してきます。同時に、より質量の小さいクラスターの質量は、より質量の小さい天体よりも中心に集中していることが判明しました。測定された関係は、観察と理論の間で非常によく一致していることがわかりました。これは最終的に「Lambda-CDM パラダイムの強力なサポートを提供した」と科学者らは書いています。
ΛCDM モデルによる宇宙の構成。クレジットと著作権: クレジット: RedAndr、Azcolvin429derivative、CC BY-SA 3.0
次は何ですか？
将来、科学者たちは成功することを期待している観測された銀河団データセットとシミュレーションされた銀河団データセットの両方のサイズを拡張します。ベラ・ルービン天文台のレガシー・サーベイ・オブ・スペース・アンド・タイムや第4世代宇宙マイクロ波背景放射（CMB-S4）実験など、今後数年間にわたってSLACが支援するプロジェクトは、より多くの銀河団の特定に役立つだろう。さらに、物理学者を支援するためにいくつかの宇宙ミッションが計画されています。たとえば、欧州宇宙機関の衛星「ATHENA」の打ち上げ。科学者たちは最新のデータを使用して、将来的には X 線領域でさらに多くの測定を行う予定です。
SLAC の宇宙論者も、宇宙のコンピューターシミュレーションのサイズと精度。これにより、銀河団のより詳細な研究が可能になり、代替の宇宙論的シナリオに厳格な制限が設定されます。
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表紙：宇宙の年表
著者: Design Alex Mittelmann、Coldcreation