En forskargrupp ledd av fysiker från SLAC National Accelerator Laboratory
Grundmodell av universum
Lambda-CDM (ΛCDM, Lambda-CDM-modell) -modern standard kosmologisk modell. I den är det rumsligt platta universum fyllt, förutom vanlig baryonisk materia, med mörk energi och kall mörk materia. Enligt denna modell, för att överensstämma med observationer, bör universums ålder tas till 13,799 ± 0,021 miljarder år.
ΛCDM visualisering.Krediter och rättigheter:NASA/LAMBDA Arkiv/WMAP Science Team
Det största problemet med observationer
Slutsats om fördelningen av klustermassorRöntgenstrålning från galaxer är mest tillförlitlig när energin hos gasen inuti klustren balanseras av gravitationskraften som håller ihop hela systemet. Därför är mätningar av massfördelningar i verkliga kluster fokuserade på de som har övergått till ett "avslappnat" tillstånd. När man jämför med teoretiska förutsägelser är det viktigt att ta hänsyn till detta val av avslappnande kluster.
Forskarnas beslut
Fysiker från Stanford University studerade datorsimulerade kluster skapade som en del av The Three Hundred Project.
Som en del av The Three Hundred Project studerar forskare324 stora galaxkluster simulerade med hjälp av olika fullfysiska hydrodynamiska resimuleringar och semi-analytiska modeller. Dess mål är att tillhandahålla en stor katalog av teoretiskt modellerade galaxkluster för kosmologiska och astrofysiska tillämpningar.
En lång exponeringsbild av den massiva galaxhopen Abell 2744 tagen av rymdteleskopet Hubble. Den visar några av de svagaste och yngsta galaxer som upptäckts i rymden
Kredit: NASA/ESA/STScI
Forskare har räknat ut hur det ska se utRöntgenstrålning för varje simulerat kluster. De tillämpade sedan samma observationskriterier som de använde för att identifiera "avslappnade" galaxhopar från verkliga data. Dessa korrelerades med de simulerade bilderna för att vinna uppsättningen.
Forskarna mätte sedan sambandet mellantre egenskaper hos kluster – dess massa, dess koncentrationsgrad i centrum och dess rödförskjutning, som återspeglar universums ålder. Forskarna använde data från simulerade kluster från Three Hundred Project, kluster och 44 riktiga kluster observerade av NASA:s Chandra X-ray Observatory.
Vad fick fysikerna reda på?
Fysiker hittar konsekventa resultatfrån båda datamängderna. Generellt sett har kluster blivit mer centralt koncentrerade med tiden. Samtidigt visade sig massan av mindre massiva kluster vara mer koncentrerad i mitten än hos mindre massiva föremål. De uppmätta sambanden visade sig stämma mycket väl överens mellan observationer och teori. Detta "gav till slut starkt stöd för Lambda-CDM-paradigmet", skriver forskarna.
Universums sammansättning enligt ΛCDM-modellen. Kredit och upphovsrätt: RedAndr, Azcolvin429derivative, CC BY-SA 3.0
Vad är nästa?
I framtiden hoppas forskarna att de kommer att lyckasutöka storleken på både observerade och simulerade galaxklusteruppsättningar. SLAC-stödda projekt under de närmaste åren, inklusive Vera Rubin Observatorys Legacy Survey of Space and Time och fjärde generationens Cosmic Microwave Background (CMB-S4) experiment, kommer att hjälpa till att identifiera många fler galaxhopar. Dessutom planeras flera rymduppdrag för att hjälpa fysiker. Till exempel uppskjutningen av Europeiska rymdorganisationens ATHENA-satellit. Med hjälp av de senaste uppgifterna kommer forskarna att göra fler mätningar inom röntgenområdet i framtiden.
SLAC-kosmologer arbetar också med att ökastorleken och noggrannheten hos datorsimuleringar av kosmos, vilket kommer att möjliggöra mer detaljerade studier av galaxhopar och sätta strikta gränser för alternativa kosmologiska scenarier.
Läs mer:
Det visade sig att fotosyntesen inte fungerar som forskarna trodde. Nu vill de hacka den
Avlägsen radiogalax visade sig vara ett svart hål, som är riktat direkt mot jorden
Hittade ett sätt att minska vikten och blodsockret. Forskare lovar effekten av operation
På omslaget: Universums tidslinje
Författare: Design Alex Mittelmann, Coldcreation