星系团为宇宙学的标准模型提供了新的证据

宇宙学家为宇宙学的标准模型找到了新的证据——这一次，使用了星系团结构的数据。

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一个团队对星系团的X射线发射进行了详细的测量，揭示了星系团内物质的分布。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，到达那里并不是一件容易的事。

麻烦来了：当星系团内气体中的能量被重力拉力平衡时，从星系团的质量分布中推断出星系团的质量分布是最可靠的，引力将整个系统结合在一起。因此，对真实团簇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，必须考虑这种松弛聚类的选择。

牢记这一点，斯坦福大学物理学研究生Elise Darragh-Ford和她的同事研究了The Three Hundred Project产生的计算机模拟集群。首先，他们计算了每个模拟集群的X射线发射应该是什么样子。然后，他们应用了相同的观测标准，用于从真实数据到模拟图像中识别松弛的星系团，以筛选集合。

研究人员接下来测量了三个属性之间的关系 - 星团质量，这个质量的中心集中程度，以及星团的红移，这反映了我们观察到的光发射时宇宙的年龄 - 模拟的三百项目集群和44个真实的星团与NASA的钱德拉X射线天文台观测。

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，质量较小的集群比大规模集群更集中。“观测和理论之间的测量关系非常吻合，为Lambda-CDM范式提供了强有力的支持，”Darragh-Ford说。

在未来，科学家们希望能够在他们的分析中扩大观测和模拟星系团数据集的大小。SLAC支持的项目在未来几年内上线，包括鲁宾天文台的时空遗产调查和第四代宇宙微波背景实验(CMB-S4)，将有助于识别更多的星系团，而计划中的太空任务，如欧洲航天局的ATHENA卫星，可以跟进X射线测量。SLAC宇宙学家也在努力扩大宇宙计算机模拟的规模和准确性，从而可以更详细地研究星系团，并对其他宇宙学情景进行严格限制。

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