Een onderzoeksteam onder leiding van natuurkundigen van het SLAC National Accelerator Laboratory
Basismodel van het universum
Lambda-CDM (ΛCDM, Lambda-CDM-model) -modern standaard kosmologisch model. Daarin is het ruimtelijk vlakke heelal, naast gewone baryonische materie, gevuld met donkere energie en koude donkere materie. Volgens dit model moet, om consistent te zijn met waarnemingen, de leeftijd van het heelal worden gesteld op 13,799 ± 0,021 miljard jaar.
ΛCDM-visualisatie.Credits en rechten: NASA/LAMBDA Archief/WMAP Wetenschapsteam
Het grootste probleem van waarnemingen
Conclusie over de verdeling van clustermassa'sRöntgenstraling uit sterrenstelsels is het meest betrouwbaar wanneer de energie van het gas in de clusters in evenwicht wordt gehouden door de zwaartekracht die het hele systeem bij elkaar houdt. Daarom zijn metingen van massaverdelingen in echte clusters gericht op clusters die in een ‘ontspannen’ toestand zijn terechtgekomen. Bij vergelijking met theoretische voorspellingen is het belangrijk om rekening te houden met deze keuze van ontspannende clusters.
De beslissing van wetenschappers
Natuurkundigen van Stanford University bestudeerden computergesimuleerde clusters die waren gemaakt als onderdeel van het Three Hundred Project.
Als onderdeel van het Three Hundred Project studeren wetenschappers324 grote clusters van sterrenstelsels gesimuleerd met behulp van verschillende volledig natuurkundige hydrodynamische resimulaties en semi-analytische modellen. Het doel is om een grote catalogus van theoretisch gemodelleerde clusters van sterrenstelsels te bieden voor kosmologische en astrofysische toepassingen.
Een opname met lange belichtingstijd van de enorme cluster van sterrenstelsels Abell 2744, gemaakt door de Hubble-ruimtetelescoop. Het toont enkele van de zwakste en jongste sterrenstelsels die in de ruimte zijn ontdekt
Krediet: NASA/ESA/STScI
Wetenschappers hebben berekend hoe het eruit zou moeten zienRöntgenstraling voor elke gesimuleerde cluster. Vervolgens pasten ze dezelfde observatiecriteria toe die ze gebruikten om ‘relaxte’ clusters van sterrenstelsels te identificeren op basis van echte gegevens. Deze werden gecorreleerd met de gesimuleerde afbeeldingen om de set te wannen.
De onderzoekers maten vervolgens de relatie tussendrie eigenschappen van clusters: de massa, de mate van concentratie in het centrum en de roodverschuiving, die de ouderdom van het heelal weerspiegelt. De wetenschappers gebruikten gegevens van gesimuleerde clusters van het Three Hundred Project, clusters en 44 echte clusters waargenomen door NASA's Chandra X-ray Observatory.
Wat ontdekten natuurkundigen?
Natuurkundigen vinden consistente resultatenuit beide datasets. Over het algemeen zijn clusters in de loop van de tijd centraler geconcentreerd geworden. Tegelijkertijd bleek de massa van minder massieve clusters meer geconcentreerd in het centrum dan die van minder massieve objecten. De gemeten relaties bleken zeer goed overeen te komen tussen observaties en theorie. Dit “voorzag uiteindelijk in krachtige steun voor het Lambda-CDM-paradigma”, schrijven de wetenschappers.
Samenstelling van het heelal volgens het ΛCDM-model. Credit & Copyright: RedAndr, Azcolvin429derivative,CC BY-SA 3.0
Wat is de volgende stap?
In de toekomst hopen wetenschappers dat ze daarin zullen slagende omvang van zowel waargenomen als gesimuleerde clusterdatasets van sterrenstelsels uitbreiden. Door SLAC ondersteunde projecten in de komende jaren, waaronder de Legacy Survey of Space and Time van het Vera Rubin Observatory en het vierde generatie Cosmic Microwave Background (CMB-S4) experiment, zullen helpen bij het identificeren van nog veel meer clusters van sterrenstelsels. Daarnaast staan er verschillende ruimtemissies gepland om natuurkundigen te helpen. Bijvoorbeeld de lancering van de ATHENA-satelliet van de European Space Agency. Met behulp van de nieuwste gegevens zullen wetenschappers in de toekomst meer metingen in het röntgenbereik uitvoeren.
SLAC-kosmologen werken ook aan het vergroten ervande omvang en nauwkeurigheid van computersimulaties van de kosmos, wat meer gedetailleerde studies van clusters van sterrenstelsels mogelijk zal maken en strikte grenzen zal stellen aan alternatieve kosmologische scenario's.
Lees verder:
Het bleek dat fotosynthese niet werkt zoals wetenschappers dachten. Nu willen ze het hacken
Een verre radiomelkweg bleek een zwart gat te zijn, dat rechtstreeks op de aarde is gericht
Een manier gevonden om gewicht en bloedsuiker te verminderen. Wetenschappers beloven het effect van een operatie
Op de omslag: Tijdlijn van het heelal
Auteur: Ontwerp Alex Mittelmann, Coldcreation