นักจักรวาลวิทยาได้พบหลักฐานใหม่สำหรับแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยา ครั้งนี้ใช้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของกระจุกดาราจักร
ใน การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ ทีมที่นำโดยนักฟิสิกส์จาก SLAC National Accelerator Laboratory ของ Department of Energy และมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้ทำการวัดการแผ่รังสีเอกซ์จากกระจุกดาราจักรโดยละเอียด ซึ่งเผยให้เห็นการกระจายของสสารภายในดาราจักรเหล่านั้น ในทางกลับกัน ข้อมูลดังกล่าวช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทดสอบทฤษฎีที่มีอยู่ทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างและวิวัฒนาการของเอกภพ หรือที่เรียกว่า แลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม
อย่างไรก็ตาม การไปถึงที่นั่นไม่ใช่เรื่องง่าย
นี่คือปัญหา: การอนุมานการกระจายมวลของกระจุกกาแลคซีจากการปล่อยรังสีเอกซ์จะน่าเชื่อถือที่สุดเมื่อพลังงานในก๊าซภายในกระจุกมีความสมดุลโดยแรงดึงของแรงโน้มถ่วง ซึ่งยึดทั้งระบบไว้ด้วยกัน การวัดการกระจายตัวของมวลในกลุ่มจริงจึงมุ่งเน้นไปที่กลุ่มที่สงบลงในสถานะ “ผ่อนคลาย” เมื่อเปรียบเทียบกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาการเลือกกลุ่มที่ผ่อนคลายนี้
เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาฟิสิกส์ของ Stanford Elise Darragh-Ford และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ตรวจสอบกลุ่มที่จำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่ผลิตโดย The Three Hundred Project ขั้นแรก พวกเขาคำนวณว่าการปล่อยรังสีเอกซ์สำหรับแต่ละคลัสเตอร์จำลองควรมีลักษณะอย่างไร จากนั้น พวกเขาใช้เกณฑ์การสังเกตแบบเดียวกับที่ใช้ในการระบุกระจุกกาแล็กซีที่ผ่อนคลายจากข้อมูลจริงกับภาพที่จำลองขึ้นเพื่อแยกแยะสิ่งที่ตั้งไว้
ต่อไป นักวิจัยได้วัดความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติสามประการ ได้แก่ มวลของกระจุก ความเข้มข้นของมวลนี้อยู่ที่ศูนย์กลาง และการเลื่อนสีแดงของกระจุก ซึ่งสะท้อนว่าเอกภพมีอายุเท่าใดเมื่อแสงที่เราสังเกตเห็นถูกปล่อยออกมา สำหรับโครงการ Three Hundred Project ที่จำลองขึ้น กระจุกดาวและกระจุกจริง 44 กระจุกที่สังเกต ได้ จาก หอสังเกตการณ์รังสีเอกซ์จันทราของ NASA
ทีมงานพบผลลัพธ์ที่สอดคล้องกันจากชุดข้อมูลทั้งสอง: โดยรวมแล้ว คลัสเตอร์มีความเข้มข้นที่ศูนย์กลางมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่คลัสเตอร์ที่มีมวลน้อยกว่าจะกระจุกตัวอยู่ที่ศูนย์กลางมากกว่ากลุ่มที่มีมวลมากในช่วงเวลาใดก็ตาม Darragh-Ford กล่าวว่า “ความสัมพันธ์ที่วัดได้นั้นเข้ากันได้ดีมากระหว่างการสังเกตและทฤษฎี ซึ่งให้การสนับสนุนอย่างมากสำหรับกระบวนทัศน์ของ Lambda-CDM” Darragh-Ford กล่าว
ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสามารถขยายขนาดของชุดข้อมูลกระจุกกาแลคซีที่สังเกตได้และแบบจำลองในการวิเคราะห์ของพวกเขา โครงการที่สนับสนุน SLAC กำลังจะออนไลน์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ซึ่งรวมถึง Legacy Survey of Space and Time ของ Rubin Observatory และ การทดลองพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิกยุคที่สี่ (CMB-S4) จะช่วยระบุกระจุกดาราจักรจำนวนมากขึ้นในขณะที่วางแผนไว้ ภารกิจอวกาศ เช่น ดาวเทียม ATHENA ของ European Space Agency สามารถติดตามการวัดรังสีเอกซ์ได้ นักจักรวาลวิทยา SLAC กำลังทำงานเพื่อขยายขนาดและความแม่นยำของการจำลองจักรวาลด้วยคอมพิวเตอร์ ทำให้สามารถศึกษากระจุกกาแลคซีได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น และกำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดในสถานการณ์ทางเลือกของจักรวาลวิทยา
การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดย National Aeronautics and Space Administration และ DOE Office of Science
