研究者たちは初めて、110億年前に遠方の宇宙で観測された最大の銀河団のいくつかのライフサイクル全体を直接再現するシミュレーションを作成しました。
宇宙論的シミュレーションは、宇宙が今日のようになった方法を決定するために重要ですが、それらの多くは通常、天文学者が望遠鏡で観測するものと一致しません。
それらのほとんどは、統計的な意味でのみ実際の宇宙と一致するように設計されています。一方、限られた宇宙論的シミュレーションは、私たちが実際に観測している構造を直接再現するように設計されています。ただし、この種の既存のシミュレーションのほとんどは、私たちのローカル宇宙、つまり地球に近い宇宙に適用されていますが、遠方の宇宙の観測には適用されていません。
英国物理学会の科学者のグループ。 Kavliは、銀河団が自重で形成される前の現代の銀河団の祖先である、銀河の巨大な原始銀河団などの遠方の構造に興味を持っていました。彼らは、遠方のプロトクラスターの現在の研究が過度に単純化されている場合があることを発見しました。つまり、シミュレーションではなく単純なモデルを使用して実施されたということです。
構造がどのように始まり、どのように終わるかを見るために、私たちは実際の遠い宇宙の完全なシミュレーションを開発しようとしたかった、と研究者達は言います。その結果がCOSTCO（制約付きCOsmosフィールドシミュレーション）でした。
科学者たちは、シミュレーションの開発はタイムマシンの構築に非常に似ていると言います。遠方の宇宙からの光が地球に届くのは今だけなので、今日望遠鏡で見られる銀河は過去のスナップショットです。
それはあなたの祖父の古い白黒写真を見つけて彼の人生のビデオを作るようなものです。
この意味で、研究者たちは宇宙の若い始祖銀河の写真を撮り、銀河団がどのように形成されるかを研究するために彼らの年齢を早送りしました。
研究者が使用した銀河からの光は、私たちに到達するために110億光年を移動しました。一番大変だったのは、大規模な環境を考慮に入れることでした。
これは、これらの構造物が孤立しているか、より大きな構造物に接続されているかにかかわらず、これらの構造物の運命にとって非常に重要なことです。環境を考慮しないと、まったく異なる答えが得られます。完全なシミュレーションがあり、予測がより安定しているため、スケーラブルな環境を一貫して考慮しました」と著者のMetinAta氏は述べています。
研究者がこれらのシミュレーションを作成したもう1つの重要な理由は、宇宙の物理学を記述するために使用される標準的な宇宙論モデルをテストすることでした。
与えられた空間における構造の最終的な質量と最終的な分布を予測することにより、研究者は、宇宙の現在の理解において以前は検出されなかった矛盾を明らかにすることができました。
彼らのシミュレーションを使用して、研究者は銀河の3つのすでに公開されたプロトクラスターの存在の証拠を見つけて、1つの構造を反証することができました。
さらに、シミュレーションで継続的に形成された5つの構造を特定することができました。これには、これまでに知られている最大かつ最古のプロトスーパークラスターであるHyperionプロトスーパークラスターが含まれます。これは、私たちの天の川銀河の5,000倍の質量であり、3億光年の長さの大きなフィラメントに崩壊します。
彼らの研究は、銀河の宇宙環境や遠方のクエーサーの吸収線の研究など、他のプロジェクトにもすでに適用されています。
研究の詳細は、ジャーナルNatureAstronomyに掲載されました。
2022-06-14 18:24:42
著者: Vitalii Babkin