星系团为宇宙学标准模型提供了新证据

宇宙学家发现了宇宙学标准模型的新证据——这一次，他们使用的是关于星系团结构的数据。

在最近发表在《皇家天文学会月刊》上的一项研究中，由能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的物理学家领导的团队对星系团的X射线发射进行了详细测量，揭示了物质的分布在他们之中。反过来，这些数据帮助科学家们测试了宇宙结构和演化的流行理论，即Lambda-CDM。

然而，到达那里并非易事。

这就是问题所在：当星系团内气体中的能量被引力平衡时，从它们的X射线发射推断星系团的质量分布是最可靠的，引力将整个系统固定在一起。因此，对真实星团中质量分布的测量集中在那些已经稳定到“松弛”状态的星团上。因此，在与理论预测进行比较时，必须将这种松散簇的选择考虑在内。

牢记这一点，斯坦福大学物理学研究生EliseDarragh-Ford和她的同事检查了“三百计划”产生的计算机模拟集群。首先，他们计算了每个模拟星团的X射线发射应该是什么样子。然后，他们将用于从真实数据中识别松散星系团的相同观测标准应用于模拟图像，以筛选出集合。

接下来，研究人员测量了三个属性之间的关系——星团质量，该质量集中在中心的程度，以及星团的红移，它反映了我们观察到的光发出时宇宙的年龄——对于模拟的三百计划NASA钱德拉X射线天文台观测到的星团和44个真实星团。

该团队从两个数据集中发现了一致的结果：总体而言，随着时间的推移，集群变得更加集中，而在任何给定时间，规模较小的集群比较大的集群更加集中。“测量到的关系在观察和理论之间非常吻合，为Lambda-CDM范式提供了强有力的支持，”Darragh-Ford说。

未来，科学家们希望能够在他们的分析中扩大观测和模拟的星系团数据集的规模。SLAC支持的项目将在未来几年上线，包括鲁宾天文台的传统时空巡天和第四代宇宙微波背景实验(CMB-S4)，这些项目将有助于确定更多的星系团，同时计划中太空任务，例如欧洲航天局的ATHENA卫星，可以跟进X射线测量。SLAC宇宙学家还致力于扩大宇宙计算机模拟的规模和准确性，从而有可能更详细地研究星系团，并对替代宇宙学情景施加严格限制。