Cúmulos de galaxias respaldan el modelo estándar de cosmología
Físicos han encontrado nueva evidencia para el modelo estándar de cosmología, esta vez, utilizando datos sobre la estructura de los cúmulos de galaxias.
En un estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, un equipo dirigido por el SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford realizó mediciones detalladas de la emisión de rayos X de los cúmulos de galaxias, lo que reveló la distribución de la materia dentro de ellas. A su vez, los datos ayudaron a los científicos a probar la teoría prevaleciente de la estructura y evolución del universo, conocida como Lambda-CDM.
Inferir las distribuciones de masa de los cúmulos de galaxias a partir de su emisión de rayos X es más fiable cuando la energía del gas dentro de los cúmulos se equilibra con la atracción de la gravedad, que mantiene unido todo el sistema. Las mediciones de las distribuciones de masa en cúmulos reales, por lo tanto, se centran en aquellos que se han establecido en un estado "relajado". Al comparar con las predicciones teóricas, es esencial tener en cuenta esta selección de grupos relajados.
Teniendo esto en cuenta, la estudiante graduada en física de Stanford Elise Darragh-Ford y sus colegas examinaron los cúmulos simulados por computadora producidos por The Three Hundred Project. Primero, calcularon cómo debería ser la emisión de rayos X para cada grupo simulado. Luego, aplicaron los mismos criterios de observación utilizados para identificar cúmulos de galaxias relajados a partir de datos reales a las imágenes simuladas para reducir el conjunto, informa Stanford en un comunicado.
A continuación, los investigadores midieron las relaciones entre tres propiedades --la masa del cúmulo, la concentración central de esta masa y el desplazamiento hacia el rojo de los cúmulos, que refleja la edad del universo cuando se emitió la luz que observamos-- tanto para los cúmulos simulados como para 44 cúmulos reales observados con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.
El equipo encontró resultados consistentes de ambos conjuntos de datos: en general, los cúmulos se han concentrado más centralmente con el tiempo, mientras que en un momento dado, los menos masivos están más concentrados centralmente que los más masivos. "Las relaciones medidas concuerdan extremadamente bien entre la observación y la teoría, lo que brinda un fuerte apoyo al paradigma Lambda-CDM", dijo Darragh-Ford.
En el futuro, los científicos esperan poder expandir el tamaño de los conjuntos de datos de cúmulos de galaxias observados y simulados en su análisis. Los proyectos respaldados por SLAC que entrarán en funcionamiento en los próximos años, incluido el Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Rubin y el experimento de fondo de microondas cósmico de cuarta generación (CMB-S4), ayudarán a identificar una cantidad mucho mayor de cúmulos de galaxias; mientras misiones espaciales planeadas --como el satélite ATHENA de la Agencia Espacial Europea-- pueden seguir adelante con mediciones de rayos X.
Los cosmólogos de SLAC también están trabajando para expandir el tamaño y la precisión de las simulaciones por computadora del cosmos, lo que hace posible estudiar los cúmulos de galaxias con mayor detalle y establecer límites estrictos en los escenarios cosmológicos alternativos.
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