Галактичні скупчення дають нові докази на користь стандартної моделі космології

Космологи знайшли нові докази на користь стандартної моделі космології - цього разу за допомогою даних про структуру скупчень галактик.

Про це розповідають в Національній прискорювальній лабораторії SLAC Міністерства енергетики США, передають OstanniPodii.com.

Нещодавно команда під керівництвом фізиків лабораторії SLAC та Стенфордського університету провела детальні вимірювання рентгенівського випромінювання від галактичних скупчень, що дало змогу виявити розподіл матерії всередині них. Своєю чергою, ці дані допомогли вченим перевірити панівну теорію структури та еволюції Всесвіту, відому як Lambda-CDM (Лямбда-холодна темна матерія).

Однак домогтися цього було нелегко.

Ось у чому проблема: висновок про розподіл мас галактичних скупчень за їхнім рентгенівським випромінюванням найнадійніший у тому випадку, коли енергія газу всередині скупчень врівноважується гравітаційним тяжінням, що утримує всю систему разом. Тому вимірювання розподілів мас у реальних скупченнях зосереджені на тих, які перейшли в "розслаблений" стан. Тому порівнюючи з теоретичними передбаченнями важливо враховувати цей відбір розслаблених скупчень.

Пам′ятаючи про це, аспірантка кафедри фізики Стенфордського університету Еліз Дарраг-Форд та її колеги перевірили симульовані на комп′ютері скупчення, створені в рамках "Проєкту трьох сотень" (*). Спочатку вони розрахували, який вигляд має мати рентгенівське випромінювання для кожного симульованого скупчення. Потім, для відсіювання, вони застосували до симульованих зображень ті самі критерії спостережень, які використовували для ідентифікації розслаблених галактичних скупчень з реальних даних.

Новини за подібною темою:

Габбл показав галактичне скупчення, що вигинає світло

Далі дослідники виміряли взаємозв′язок між трьома характеристиками - масою скупчення, ступенем концентрації цієї маси в центрі та червоним зсувом скупчень, що відображає вік Всесвіту на момент випромінювання спостережуваного нами світла, - для симульованих скупчень "Проєкту трьох сотень" та 44 реальних скупчень, спостережуваних за допомогою рентгенівської обсерваторії НАСА "Чандра".

Команда виявила узгоджені результати з обох наборів даних:загалом, скупчення з часом стають більш центрально сконцентрованими, при цьому в будь-який момент часу менш масивні скупчення більш центрально сконцентровані, ніж масивніші. "Виміряні взаємозв′язки надзвичайно добре узгоджуються між спостереженнями та теорією, надаючи сильну підтримку парадигми Lambda-CDM", - каже Дарраг-Форд.

У майбутньому вчені сподіваються, що зможуть розширити величину як спостережуваних, так і симульованих наборів даних про скупчення галактик у своєму аналізі. Підтримувані SLAC проєкти, які запустять у найближчі кілька років, зокрема "Огляд спадку простору й часу" обсерваторії Віри Рубін та Експеримент з вивчення космічного мікрохвильового фону четвертого покоління (CMB-S4), допоможуть виявити значно більшу кількість галактичних скупчень, а заплановані космічні місії, як-от супутник ATHENA Європейського космічного агентства, дадуть змогу провести подальші рентгенівські вимірювання. Космологи SLAC також працюють над збільшенням розміру та точності комп′ютерних симуляцій космосу, що дасть змогу більш детально вивчити скупчення галактик і встановити жорсткі обмеження на альтернативні космологічні сценарії.

Результати дослідження опубліковані в журналі "Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства"

* "Проєкт трьох сотень" - проєкт симуляції 324 великих галактичних скупчень, змодельованих за допомогою різних повнофізичних гідродинамічних ресимуляцій та напіваналітичних моделей. Його мета - надати великий каталог теоретично змодельованих скупчень галактик для космологічних та астрофізичних застосувань.

• галактичний кластер