Standart kozmoloji modeli, evrenin evrimini ve yapısını açıklayan hakim bilimsel teoridir. Evrenin yaklaşık 13.8 milyar yıl önce meydana gelen yoğun bir patlama olan Büyük Patlama ile başladığını öne sürüyor. Büyük Patlama galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin oluşumuna yol açtı ve evren o zamandan beri genişliyor. Standart Model ayrıca evrenin, toplam kütle-enerji içeriğinin yaklaşık %95’ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjiden oluştuğunu ve geri kalan %5’in normal maddeden oluştuğunu tanımlar.
Kozmologlar, galaksi kümelerinin yapısını analiz ederek standart kozmoloji modeli için yeni destek keşfettiler.
Energy’nin SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Stanford Üniversitesi’nden fizikçilerden oluşan bir ekip tarafından yakın zamanda yürütülen bir araştırma, galaksi kümelerinden derinlemesine X-ışını emisyonu ölçümleri üretti. Bu ölçümler, maddenin kümeler içindeki iç dağılımını ortaya çıkardı ve sonuç olarak bilim insanlarına, evrenin yapısı ve evrimi için geçerli olan geçerli açıklama olan Lambda-CDM teorisini inceleme fırsatı sağladı.
Ancak oraya gitmek kolay bir iş değildi.
Sorun şu: Galaksi kümelerinin kütle dağılımlarını X-ışını emisyonlarından çıkarmak, kümeler içindeki gazdaki enerji tüm sistemi bir arada tutan yerçekimi çekimiyle dengelendiğinde en güvenilir olanıdır. Bu nedenle, gerçek kümelerdeki kütle dağılımlarının ölçümleri, “gevşemiş” bir duruma yerleşmiş olanlara odaklanır. Bu nedenle, teorik tahminlerle karşılaştırırken, bu gevşek küme seçimini hesaba katmak önemlidir.
Stanford fizik yüksek lisans öğrencisi Elise Darragh-Ford ve meslektaşları, bunu akıllarında tutarak, Üç Yüz Projesi tarafından üretilen bilgisayar simülasyonlu kümeleri incelediler. İlk olarak, her simüle edilmiş küme için X-ışını emisyonunun nasıl görünmesi gerektiğini hesapladılar. Ardından, gerçek verilerden rahat gökada kümelerini belirlemek için kullanılan aynı gözlemsel kriterleri, seti belirlemek için simüle edilmiş görüntülere uyguladılar.
Araştırmacılar daha sonra üç özellik arasındaki ilişkileri ölçtüler: Küme kütlesi, bu kütlenin merkezi olarak ne kadar yoğun olduğu ve gözlemlediğimiz ışık yayıldığında evrenin kaç yaşında olduğunu yansıtan kümelerin kırmızıya kayması, her ikisi de simüle edilmiş Üç Yüz Projesi için. ile gözlemlenen kümeler ve 44 gerçek küme NASAChandra X-ışını Gözlemevi.
Ekip, her iki veri kümesinden de tutarlı sonuçlar buldu: genel olarak, kümeler zaman içinde daha merkezi olarak yoğunlaşırken, herhangi bir zamanda, daha az büyük kümeler daha büyük olanlardan daha merkezi olarak yoğunlaşmıştır. Darragh-Ford, “Ölçülen ilişkiler, gözlem ve teori arasında son derece iyi uyum sağlayarak Lambda-CDM paradigması için güçlü destek sağlıyor” dedi.
Gelecekte, bilim adamları analizlerinde hem gözlemlenen hem de simüle edilen galaksi kümesi veri setlerinin boyutunu genişletebilmeyi umuyorlar. Rubin Gözlemevi’nin Uzay ve Zamanın Eski Araştırması ve dördüncü nesil kozmik mikrodalga arka plan deneyi (CMB-S4) dahil olmak üzere önümüzdeki birkaç yıl içinde devreye girecek olan SLAC destekli projeler, planlanmış olmasına rağmen çok daha fazla sayıda gökada kümesinin belirlenmesine yardımcı olacak. gibi uzay görevleri Avrupa Uzay AjansıATHENA uydusu, X-ışını ölçümleri ile takip edebiliyor. SLAC kozmologları ayrıca boyutu genişletmek için çalışıyor ve kesinlik kozmosun bilgisayar simülasyonları, galaksi kümelerini daha ayrıntılı incelemeyi ve alternatif kozmolojik senaryolara katı sınırlar koymayı mümkün kılıyor.
Referans: “Masif, dinamik olarak gevşemiş gökada kümelerinin Konsantrasyon-Kütle ilişkisi: gözlemler ve ΛCDM simülasyonları arasındaki uyum”, Elise Darragh-Ford, Adam B Mantz, Elena Rasia, Steven W Allen, R Glenn Morris, Jack Foster, Robert W Schmidt ve Guillermo Wenrich, 23 Şubat 2023, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad585
Çalışma, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi ve DOE Bilim Ofisi tarafından finanse edildi.