은하단은 우주론의 표준 모델에 대한 새로운 증거를 제공합니다.

우주론자들은 이번에는 은하단 구조에 대한 데이터를 사용하여 우주론의 표준 모델에 대한 새로운 증거를 발견했습니다.

최근 연구에서 미국 에너지부의 SLAC 국립 가속기 연구소와 스탠포드 대학의 물리학자들이 이끄는 팀은 은하단에서 방출되는 X선을 자세히 측정하여 은하단 내부의 물질 분포를 밝혀냈습니다. 결과적으로 데이터는 과학자들이 Lambda-CDM으로 알려진 우주의 구조와 진화에 대한 일반적인 이론을 테스트하는 데 도움이 되었습니다.

그러나 거기에 도달하는 것은 쉬운 일이 아니었습니다.

여기에 문제가 있습니다. 은하단의 X선 방출로부터 은하단의 질량 분포를 추론하는 것은 은하단 내의 가스 에너지가 전체 시스템을 하나로 묶는 중력에 의해 균형을 이룰 때 가장 신뢰할 수 있습니다. 따라서 실제 클러스터의 질량 분포 측정은 “완화” 상태로 정착된 클러스터에 초점을 맞춥니다. 따라서 이론적 예측과 비교할 때 이러한 완화된 클러스터 선택을 고려하는 것이 필수적입니다.

이를 염두에 두고 스탠포드 물리학 대학원생인 Elise Darragh-Ford와 그녀의 동료들은 The Three Hundred Project에서 생성된 컴퓨터 시뮬레이션 클러스터를 조사했습니다. 먼저 시뮬레이션된 각 클러스터의 X선 방출이 어떤 모습이어야 하는지 계산했습니다. 그런 다음 실제 데이터에서 완화된 은하단을 식별하는 데 사용된 것과 동일한 관측 기준을 시뮬레이션 이미지에 적용하여 세트를 선별했습니다.

연구원들은 다음으로 세 가지 속성, 즉 성단 질량, 이 질량이 얼마나 중앙에 집중되어 있는지, 그리고 우리가 관찰한 빛이 방출되었을 때 우주가 얼마나 오래되었는지를 반영하는 성단의 적색편이 사이의 관계를 시뮬레이션된 두 가지 모두에 대해 측정했습니다. NASA의 Chandra X-ray Observatory에서 관찰한 100개의 프로젝트 클러스터와 44개의 실제 클러스터.

팀은 두 데이터 세트에서 일관된 결과를 발견했습니다. 전반적으로 클러스터는 시간이 지남에 따라 더 중앙에 집중되는 반면, 주어진 시간에 덜 대규모 클러스터는 더 대규모 클러스터보다 더 중앙에 집중됩니다. Darragh-Ford는 “측정된 관계는 관찰과 이론 간에 매우 잘 일치하여 Lambda-CDM 패러다임에 대한 강력한 지원을 제공합니다.”라고 말했습니다.

미래에 과학자들은 분석에서 관측 및 시뮬레이션된 은하단 데이터 세트의 크기를 확장할 수 있기를 희망합니다. Rubin Observatory의 Legacy Survey of Space and Time 및 4세대 우주 마이크로파 배경 실험(CMB-S4)을 포함하여 향후 몇 년 내에 온라인으로 제공되는 SLAC 지원 프로젝트는 훨씬 더 많은 수의 은하단을 식별하는 데 도움이 될 것입니다. 유럽 ​​우주국의 ATHENA 위성과 같은 우주 임무는 X선 측정을 통해 후속 조치를 취할 수 있습니다. SLAC 우주론자들은 또한 우주 컴퓨터 시뮬레이션의 크기와 정확도를 확장하여 은하단을 더 자세히 연구하고 대체 우주 시나리오에 엄격한 제한을 두는 것을 가능하게 하기 위해 노력하고 있습니다.

이 연구는 미국항공우주국(National Aeronautics and Space Administration)과 DOE 과학국(Office of Science)의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/04/230403162609.htm