Astrofysici vinden nieuw bewijs voor het standaard model van de kosmologie
Astrofysici van het SLAC National Accelerator Laboratory en de universiteit van Stanford hebben röntgenemissie van clusters van sterrenstelsels gemeten, wat de verdeling van de materie daarin onthulde. Op hun beurt hielpen de gegevens de wetenschappers bij het testen van het Lambda-CDM-model – de heersende theorie van de structuur en evolutie van het heelal.
Het afleiden van de massaverdeling van clusters van sterrenstelsels uit hun röntgenstraling is het meest betrouwbaar wanneer de energie van het gas binnen clusters in evenwicht wordt gehouden door de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, die het hele systeem bij elkaar houdt.
Metingen van de massaverdelingen in echte clusters richten zich daarom op clusters die tot een ontspannen toestand zijn gekomen. Bij het vergelijken met theoretische voorspellingen is het daarom essentieel om rekening te houden met deze selectie van ontspannen clusters.
Met dit in gedachten onderzochten natuurkundige Elise Darragh-Ford en haar collega’s van de universiteit van Stanford computer gesimuleerde clusters geproduceerd door het Three Hundred Project.
Eerst berekenden de onderzoekers hoe de röntgenemissie voor elke gesimuleerde cluster eruit zou moeten zien. Vervolgens pasten zij op de gesimuleerde beelden dezelfde waarnemingscriteria toe die werden gebruikt om ontspannen clusters van melkwegstelsels te identificeren aan de hand van echte gegevens.
Vervolgens maten de onderzoekers de relaties tussen drie eigenschappen – de clustermassa, hoe centraal geconcentreerd deze massa is, en de roodverschuiving van de clusters, die aangeeft hoe oud het heelal was toen het licht dat wij waarnemen werd uitgezonden – voor zowel de gesimuleerde Three Hundred Project-clusters als 44 echte clusters die zijn waargenomen met de Chandra röntgentelescoop van de NASA.
Zij vonden consistente resultaten van beide datasets: over het geheel genomen zijn clusters in de loop der tijd meer centraal geconcentreerd geworden, terwijl op een gegeven moment minder massieve clusters meer centraal geconcentreerd zijn dan massievere
“De gemeten verbanden tussen waarneming en theorie komen zeer goed overeen, en bieden sterke steun voor het Lambda-CDM-paradigma,” aldus Darragh-Ford. In de toekomst hopen ze de omvang van zowel de waargenomen als de gesimuleerde sterrenstelselcluster-datasets in hun analyse te kunnen uitbreiden.
Het onderzoek is gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Artikel: Elise Darragh-Ford et al. 2023. The Concentration-Mass relation of massive, dynamically relaxed galaxy clusters: agreement between observations and ΛCDM simulations. MNRAS 521 (1): 790-799; doi: 10.1093/mnras/stad585
Eerste publicatie: 5 april 2023
Bron: sci-news
