Впервые исследователи установили взаимосвязь между космическим сдвигом и диффузным рентгеновским фоном, что способствует пониманию распределения барионной материи во Вселенной.
Из протонов и нейтронов состоит барионная материя, составляющая всего 5% Вселенной. Несмотря на это, она играет важную роль в образовании космологических структур, таких как звёзды, планеты и галактики. Обнаружение барионной материи в обеих формах затруднено из-за сложных взаимодействий рассеянного газа и эффектов тёмной материи.
Доктор Тассия Феррейра и коллеги из Оксфордского университета изучили влияние барионной физики на космологические измерения в исследовании PRL. Для этого авторы сосредоточились на объединении данных двух наблюдательных источников: исследования тёмной энергии за третий год (DES Y3) и The ROSAT All-Sky Survey (RASS).
Гидродинамическая модель, основанная на прошлых исследованиях, позволила учёным смоделировать распределение массы и газа в гало. В модели учтены холодная тёмная материя, гравитационно-связанный газ, выброшенный газ и звёзды.
Обнаружена высокая корреляция между космическим сдвигом галактик, вызванным гравитационным линзированием, и диффузным рентгеновским фоном. Значимость 23σ указывает на статистическую достоверность этой связи.
Учёные рассчитали, что средняя масса гало тёмной материи приблизительно равна 115 триллионам масс Солнца. Кроме средней массы, учёным удалось установить политропный индекс [величина, определяющая связь между температурой и плотностью газа в астрофизических объектах], который измеряет зависимость температуры и плотности горячего газа в гало тёмной материи. Полученное значение индекса совпало с результатами прошлых исследований. Новые ограничения точнее и строже по сравнению с более ранними данными о космическом микроволновом фоне и рентгеновском излучении.
Это исследование даёт не только яснее представление о распределении вещества во Вселенной, но и новый способ оценить теории о тёмной материи и тёмной энергии.
Доктор Феррейра подчеркнула, что созданная процедура служит отправной точкой для более глубокого анализа с помощью кросс-корреляций между космическим сдвигом и картами диффузного рентгеновского фона. Это особенно важно для будущих обзоров слабого линзирования, таких как обсерватория имени Веры Рубин и телескоп Euclid, а также действующих рентгеновских миссий, например eROSITA, которые позволят получить более точные космологические ограничения на основе наблюдений крупномасштабных структур.
Доктор Феррейра усматривает потенциал для расширения полученных результатов, прежде всего, путем проверки теоретической модели. После этого разработанная методика может быть применена в космологическом исследовании.
Остаточное вырождение между космологическими и гидродинамическими параметрами можно преодолеть, добавив кросс-корреляцию с картами Комптона и Сюняева-Зельдовича, учитывая их повышенную чувствительность к плотности и температуре газа.