Дослідницька група під керівництвом фізиків із Національної прискорювальної лабораторії SLAC
Основна модель Всесвіту
Lambda-CDM (ΛCDM, модель Лямбда-CDM) —Сучасна стандартна космологічна модель. У ній просторово-плоский Всесвіт заповнений, крім звичайної баріонної матерії, темною енергією і холодною темною матерією (cold dark matter). Згідно з цією моделлю, для узгодження з спостереженнями вік Всесвіту має бути прийнятий рівним 13,799 ± 0,021 млрд років.
Візуалізація ΛCDM.Автори та права: NASA/LAMBDA Archive/WMAP Science Team
Головна проблема спостережень
Висновок про розподіл мас скупченьгалактик по рентгенівському випромінюванню найбільш надійний, коли енергія газу всередині скупчень врівноважується гравітаційним тяжінням, яке утримує всю систему разом. Тому вимірювання масових розподілів в реальних скупченнях зосереджені на тих, які перейшли в «розслаблений» стан. При порівнянні з теоретичними передбаченнями важливо враховувати цей вибір релаксуючих кластерів.
Рішення вчених
Фізики зі Стенфордського університету досліджували змодельовані комп'ютером кластери, створені в рамках The Three Hundred Project.
У рамках The Three Hundred Project вчені вивчають324 великих скупчень галактик, змодельованих за допомогою різних повнофізичних гідродинамічних повторних симуляцій і напіваналітичних моделей. Його мета - надати великий каталог теоретично змодельованих скупчень галактик для космологічних і астрофізичних додатків.
Зображення масивного скупчення галактик Abell 2744, зроблене космічним телескопом «Хаббл» з великою витримкою. На ньому показані одні з найслабших і молодих галактик, виявлених у космосі
Автори та права: НАСА/ЄКА/STScI
Вчені вони розрахували, як має виглядатирентгенівське випромінювання для кожного змодельованого скупчення. Потім вони застосували ті критерії спостереження, які використовували для ідентифікації «розслаблених» галактичних скупчень з реальних даних. Їх співвіднесли зі змодельованими зображеннями, щоб відсіяти набір.
Потім дослідники виміряли взаємозв'язок міжтрьома властивостями скупчень - його масою, її ступенем концентрації в центрі і їх червоним зміщенням, яке відображає вік Всесвіту. Вчені використали дані про змодельовані скупчення в рамках Three Hundred Project, скупчень і 44 реальних кластери, що спостерігаються за допомогою рентгенівської обсерваторії НАСА «Чандра».
Що з'ясували фізики?
Фізики виявили узгоджені результатиз обох наборів даних. У цілому кластери з часом стали більш централізовано сконцентровані. При цьому, маса менш масивних кластерів виявилася більш зосередженою в центрі, ніж у менш масивних об'єктів. З'ясувалося, що виміряні відносини дуже добре узгоджуються між спостереженнями та теорією. Це, в результаті, «забезпечило сильну підтримку парадигми Lambda-CDM», пишуть вчені.
Склад Всесвіту за моделлю ΛCDM. Автори та права: Авторство: RedAndr, Azcolvin429derivative,CC BY-SA 3.0
Що далі?
У майбутньому вчені сподіваються, що у них вийдерозширити розмір як спостережуваних, так і змодельованих наборів даних про скупчення галактик. Підтримувані SLAC проекти, які реалізують у найближчі кілька років, у тому числі Legacy Survey of Space and Time обсерваторії Віри Рубін та експеримент четвертого покоління з космічним мікрохвильовим фоном (CMB-S4), допоможуть ідентифікувати набагато більшу кількість скупчень. Крім того, заплановано декілька космічних місій, які допоможуть фізикам. Наприклад, запуск супутника ATHENA Європейського космічного агентства. Використовуючи новітні дані вчені в майбутньому проведуть більше вимірювань в рентгенівському діапазоні.
Космологи SLAC також працюють над збільшеннямрозміру та точності комп'ютерного моделювання космосу, що дозволить більш детально вивчати скупчення галактик та встановити суворі обмеження на альтернативні космологічні сценарії.
Читати далі:
Виявилося, що фотосинтез працює не так, як вважали вчені. Тепер його хочуть «зламати»
Далека радіогалактика виявилася чорною діркою, яка спрямована прямо на Землю
Знайдено спосіб зниження ваги та цукру в крові. Вчені обіцяють ефект як під час операції
На обкладинці: тайм-лайн Всесвіту
Автор: Design Alex Mittelmann, Coldcreation