Uma equipe de pesquisa liderada por físicos do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC
Modelo básico do universo
Lambda-CDM (ΛCDM, modelo Lambda-CDM) -modelo cosmológico padrão moderno. Nele, o Universo espacialmente plano é preenchido, além da matéria bariônica comum, com energia escura e matéria escura fria. De acordo com este modelo, para ser consistente com as observações, a idade do Universo deveria ser considerada como sendo 13,799 ± 0,021 mil milhões de anos.
ΛVisualização CDM.Créditos e direitos:Arquivo NASA/LAMBDA/Equipe Científica WMAP
O principal problema das observações
Conclusão sobre a distribuição das massas dos clustersA emissão de raios X das galáxias é mais confiável quando a energia do gás dentro dos aglomerados é equilibrada pela atração gravitacional que mantém todo o sistema unido. Portanto, as medições das distribuições de massa em aglomerados reais concentram-se naqueles que passaram para um estado “relaxado”. Ao comparar com previsões teóricas, é importante considerar esta escolha de clusters relaxantes.
Decisão dos cientistas
Físicos da Universidade de Stanford estudaram clusters simulados por computador criados como parte do Projeto Trezentos.
Como parte do Projeto Trezentos, os cientistas estão estudando324 grandes aglomerados de galáxias simulados usando várias resimulações hidrodinâmicas de física completa e modelos semi-analíticos. Seu objetivo é fornecer um grande catálogo de aglomerados de galáxias modelados teoricamente para aplicações cosmológicas e astrofísicas.
Uma imagem de longa exposição do enorme aglomerado de galáxias Abell 2744 obtida pelo Telescópio Espacial Hubble. Mostra algumas das galáxias mais ténues e mais jovens descobertas no espaço
Crédito: NASA/ESA/STScI
Os cientistas calcularam como deveria serEmissão de raios X para cada cluster simulado. Eles então aplicaram os mesmos critérios de observação usados para identificar aglomerados de galáxias "relaxados" a partir de dados reais. Eles foram correlacionados com as imagens simuladas para peneirar o conjunto.
Os pesquisadores então mediram a relação entretrês propriedades dos aglomerados – sua massa, seu grau de concentração no centro e seu desvio para o vermelho, que reflete a idade do Universo. Os cientistas usaram dados de aglomerados simulados do Projeto Trezentos, aglomerados e 44 aglomerados reais observados pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA.
O que os físicos descobriram?
Físicos encontram resultados consistentesde ambos os conjuntos de dados. Em geral, os clusters tornaram-se mais centralmente concentrados ao longo do tempo. Ao mesmo tempo, a massa dos aglomerados menos massivos revelou-se mais concentrada no centro do que a dos objetos menos massivos. Descobriu-se que as relações medidas concordam muito bem entre as observações e a teoria. Em última análise, isto “forneceu um forte apoio ao paradigma Lambda-CDM”, escrevem os cientistas.
Composição do Universo segundo o modelo ΛCDM. Crédito e direitos autorais: RedAndr, Azcolvin429derivative, CC BY-SA 3.0
O que vem a seguir?
No futuro, os cientistas esperam ter sucessoexpandir o tamanho dos conjuntos de dados de aglomerados de galáxias observados e simulados. Os projetos apoiados pelo SLAC nos próximos anos, incluindo o Legacy Survey of Space and Time do Observatório Vera Rubin e o experimento de quarta geração Cosmic Microwave Background (CMB-S4), ajudarão a identificar muito mais aglomerados de galáxias. Além disso, diversas missões espaciais estão planejadas para ajudar os físicos. Por exemplo, o lançamento do satélite ATHENA da Agência Espacial Europeia. Usando os dados mais recentes, os cientistas farão mais medições na faixa de raios X no futuro.
Os cosmólogos do SLAC também estão trabalhando para aumentaro tamanho e a precisão das simulações computacionais do cosmos, que permitirão estudos mais detalhados de aglomerados de galáxias e estabelecerão limites estritos para cenários cosmológicos alternativos.
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Na capa: Timeline of the Universe
Autor: Design Alex Mittelmann, Coldcreation