ทีมวิจัยที่นำโดยนักฟิสิกส์จาก SLAC National Accelerator Laboratory
แบบจำลองพื้นฐานของเอกภพ
Lambda-CDM (ΛCDM, รุ่น Lambda-CDM) -แบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานสมัยใหม่ ในนั้น จักรวาลที่มีพื้นที่ราบเรียบเชิงพื้นที่นั้นเต็มไปด้วยพลังงานมืดและสสารมืดเย็น นอกเหนือจากสสารแบริออนธรรมดาแล้ว ตามแบบจำลองนี้ เพื่อให้สอดคล้องกับการสังเกตการณ์ อายุของจักรวาลควรอยู่ที่ 13.799 ± 0.021 พันล้านปี
การสร้างภาพ ΛCDMเครดิตและสิทธิ์: เอกสารสำคัญของ NASA/LAMBDA/ทีมวิทยาศาสตร์ WMAP
ปัญหาหลักของการสังเกต
บทสรุปเกี่ยวกับการกระจายตัวของมวลคลัสเตอร์การแผ่รังสีเอกซ์จากกาแลคซีมีความน่าเชื่อถือมากที่สุดเมื่อพลังงานของก๊าซภายในกระจุกนั้นสมดุลด้วยแรงดึงโน้มถ่วงที่ยึดระบบทั้งหมดไว้ด้วยกัน ดังนั้น การวัดการกระจายตัวของมวลในกระจุกจริงจึงมุ่งเน้นไปที่การกระจายตัวของมวลที่เข้าสู่สถานะ "ผ่อนคลาย" เมื่อเปรียบเทียบกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงตัวเลือกของกลุ่มที่ผ่อนคลายนี้ด้วย
การตัดสินใจของนักวิทยาศาสตร์
นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดศึกษากระจุกดาวจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Three Hundred
นักวิทยาศาสตร์กำลังศึกษาอยู่ในโครงการสามร้อยโครงการกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ 324 แห่งจำลองโดยใช้แบบจำลองอุทกพลศาสตร์เต็มรูปแบบและแบบจำลองกึ่งวิเคราะห์ เป้าหมายคือเพื่อจัดทำรายการกระจุกกาแลคซีแบบจำลองทางทฤษฎีจำนวนมากสำหรับการใช้งานทางจักรวาลวิทยาและฟิสิกส์ดาราศาสตร์
ภาพเปิดรับแสงนานของกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ Abell 2744 ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มันแสดงให้เห็นกาแล็กซีที่บางที่สุดและอายุน้อยที่สุดบางส่วนที่ค้นพบในอวกาศ
เครดิต: NASA/ESA/STScI
นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณแล้วว่าควรมีลักษณะอย่างไรการแผ่รังสีเอกซ์สำหรับแต่ละคลัสเตอร์จำลอง จากนั้นพวกเขาใช้เกณฑ์การสังเกตแบบเดียวกับที่ใช้ในการระบุกระจุกกาแลคซี "ผ่อนคลาย" จากข้อมูลจริง สิ่งเหล่านี้มีความสัมพันธ์กับรูปภาพจำลองเพื่อชนะฉาก
จากนั้นผู้วิจัยจึงวัดความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติสามประการของกระจุกดาว ได้แก่ มวล ระดับความเข้มข้นที่ศูนย์กลาง และการเคลื่อนไปทางสีแดงซึ่งสะท้อนถึงอายุของจักรวาล นักวิทยาศาสตร์ใช้ข้อมูลจากกระจุกจำลองจากโครงการสามร้อยกระจุก กระจุกดาวและกระจุกจริง 44 กระจุกที่สังเกตการณ์โดยหอดูดาวรังสีเอกซ์จันทราของ NASA
นักฟิสิกส์ค้นพบอะไร?
นักฟิสิกส์พบผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอจากข้อมูลทั้งสองชุด โดยทั่วไปแล้ว คลัสเตอร์จะมีความเข้มข้นมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในเวลาเดียวกัน มวลของกระจุกที่มีมวลน้อยกว่ากลับกลายเป็นกระจุกตัวที่ใจกลางมากกว่ามวลของกระจุกมวลน้อยกว่า พบว่าความสัมพันธ์ที่วัดได้มีความสอดคล้องกันเป็นอย่างดีระหว่างการสังเกตและทฤษฎี ท้ายที่สุดแล้ว “ให้การสนับสนุนอย่างมากสำหรับกระบวนทัศน์ Lambda-CDM” นักวิทยาศาสตร์เขียน
องค์ประกอบของเอกภพตามแบบจำลอง ΛCDM เครดิตและลิขสิทธิ์: RedAndr, Azcolvin429derivative, CC BY-SA 3.0
ถัดไปคืออะไร
ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะประสบความสำเร็จขยายขนาดของชุดข้อมูลกระจุกกาแลคซีทั้งที่สังเกตและจำลอง โครงการที่ได้รับการสนับสนุนจาก SLAC ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า รวมถึงการสำรวจอวกาศและเวลาแบบดั้งเดิมของหอดูดาว Vera Rubin และการทดลอง Cosmic Microwave Background (CMB-S4) รุ่นที่สี่ จะช่วยระบุกระจุกกาแลคซีอื่นๆ อีกมากมาย นอกจากนี้ยังมีการวางแผนภารกิจอวกาศหลายแห่งเพื่อช่วยนักฟิสิกส์ เช่น การปล่อยดาวเทียม ATHENA ขององค์การอวกาศยุโรป ด้วยการใช้ข้อมูลล่าสุด นักวิทยาศาสตร์จะทำการตรวจวัดเพิ่มเติมในช่วงรังสีเอกซ์ในอนาคต
นักจักรวาลวิทยา SLAC ก็กำลังทำงานเพื่อเพิ่มจำนวนเช่นกันขนาดและความแม่นยำของการจำลองจักรวาลด้วยคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะช่วยให้สามารถศึกษากระจุกกาแลคซีได้ละเอียดยิ่งขึ้น และกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดในสถานการณ์ทางจักรวาลวิทยาทางเลือก
อ่านเพิ่มเติม:
ปรากฎว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้ผลอย่างที่นักวิทยาศาสตร์คิด ตอนนี้พวกเขาต้องการแฮ็คมัน
กาแล็กซีวิทยุที่อยู่ไกลออกไปกลายเป็นหลุมดำซึ่งมุ่งตรงมายังโลก
พบวิธีลดน้ำหนักและน้ำตาลในเลือด นักวิทยาศาสตร์สัญญาว่าการผ่าตัดจะได้ผล
บนปก: เส้นเวลาของจักรวาล
ผู้แต่ง: ออกแบบ Alex Mittelmann, Coldcreation