Галактические скопления дают новые доказательства в пользу стандартной модели космологии

Космологи нашли новые доказательства в пользу стандартной модели космологии - на этот раз с помощью данных о структуре скоплений галактик.

Об этом рассказывают в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США, передают OstanniPodii.com.

Недавно команда под руководством физиков лаборатории SLAC и Стэнфордского университета провела детальные измерения рентгеновского излучения от галактических скоплений, что позволило выявить распределение материи внутри них. В свою очередь, эти данные помогли ученым проверить преимущественную теорию структуры и эволюции Вселенной, известную как Lambda-CDM (Лямбда-холодная темная материя).

Однако добиться этого было нелегко.

Вот в чем проблема: вывод о распределении масс галактических скоплений по их рентгеновскому излучению наиболее надежен в том случае, когда энергия газа внутри скоплений уравновешивается гравитационным притяжением, удерживающим всю систему вместе. Поэтому измерения распределений масс в реальных скоплениях сосредоточены на тех, которые перешли в "расслабленное" состояние. Поэтому при сравнении с теоретическими предсказаниями важно учитывать этот отбор расслабленных скоплений.

Помня об этом, аспирантка кафедры физики Стэнфордского университета Элиз Дарраг-Форд и ее коллеги проверили симулированные на компьютере скопления, созданные в рамках "Проекта трех сотен" (*). Сначала они рассчитали, как должно выглядеть рентгеновское излучение для каждого симулированного скопления. Затем, для отсеивания, они применили к симулированным изображениям те же критерии наблюдений, которые использовали для идентификации расслабленных галактических скоплений из реальных данных.

Далее исследователи измерили взаимосвязь между тремя характеристиками - массой скопления, степенью концентрации этой массы в центре и красным смещением скоплений, отражающим возраст Вселенной на момент излучения наблюдаемого нами света, - для симулированных скоплений "Проекта трех сотен" и 44 реальных скоплений, наблюдаемых с помощью рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра".

Команда обнаружила согласованные результаты из обоих наборов данных: в общем, скопления со временем становятся более центрально сконцентрированными, при этом в любой момент времени менее массивные скопления более центрально сконцентрированы, чем более массивные. "Измеренные взаимосвязи чрезвычайно хорошо согласуются между наблюдениями и теорией, оказывая сильную поддержку парадигме Lambda-CDM", - говорит Дарраг-Форд.

В будущем ученые надеются, что смогут расширить величину как наблюдаемых, так и симулированных наборов данных о скоплениях галактик в своем анализе. Поддерживаемые SLAC проекты, которые запустят в ближайшие несколько лет, в частности "Обзор наследия пространства и времени" обсерватории Веры Рубин и Эксперимент по изучению космического микроволнового фона четвертого поколения (CMB-S4), помогут выявить значительно большее количество галактических скоплений, а запланированные космические миссии, например спутник ATHENA Европейского космического агентства, позволят провести дальнейшие рентгеновские измерения. Космологи SLAC также работают над увеличением размера и точности компьютерных симуляций космоса, что позволит более детально изучить скопления галактик и установить жесткие ограничения на альтернативные космологические сценарии.

Результаты исследования опубликованы в журнале "Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества"

* "Проект трех сотен" - проект симуляции 324 крупных галактических скоплений, смоделированных с помощью различных полнофизических гидродинамических ресимуляций и полуаналитических моделей. Его цель - предоставить большой каталог теоретически смоделированных скоплений галактик для космологических и астрофизических применений.