Clustermasse zur Untersuchung von dunkler Materie und Energie
Ein einziger Galaxienhaufen kann so groß wie eine Billiarde Sonnen sein, und reichhaltige Cluster sind bedeutende himmlische Röntgenquellen. Solche großen Cluster enthalten wichtige Informationen darüber, wie das Universum entstanden ist. Sie könnten zur Entschlüsselung der wahren Natur der dunklen Energie und der dunklen Materie beitragen. Es war schwierig die Masse für eine große Stichprobe von Objekten zu schätzen. Zu dieser Schwierigkeit gehörte auch die Bestimmung der Probenauswahl und der Messsystematik. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts GALCLU _ASTRO_COSMO entwickelten die Forscher eine neue Reihe von kosmologischen Simulationen, die sich auf das Verständnis von Verzerrungen in der Massenbestimmung, die aus Röntgenanalysen abgeleitet wurden, bezogen und um optimale Wege für die Auswahl von Clusterproben zu finden. Das Projektteam erstellte drei separate Sätze der gleichen Clustersammlung von etwa 100 Objekten, indem die Physik der im Code implementierten Gaskomponente diversifiziert wurde. Die drei Durchläufe wurden mit einer modernen Version des hydrodynamischen Codes durchgeführt. Dies schließt eine Lösung für die numerische Diffusion ein, die das Problem der verminderten Vermischung von Gasen mit verschiedenen Entropien überwindet. Ein bemerkenswertes und unerwartetes Ergebnis war für das Projektteam die ausgezeichnete Übereinstimmung mit der Entropieverteilung der beobachteten Cluster. Röntgenbeobachtungen zeigen deutlich die gleichzeitige Anwesenheit von kühlen Kern- und nicht-kühlen Kernobjekten, d.h. von Clustern mit entweder niedrigem oder hohem Entropiegas in den mittleren Bereichen. Der Vergleich dieser Simulationen mit Röntgen- und Millimeterbeobachtungen führte zu einer vollständigen Übereinstimmung mit verschiedenen thermodynamischen und chemodynamischen Größen, einschließlich Gasdichte, Temperatur und Druck. Den Forschern gelang es, die Quelle der Massenfehler zu bestimmen, und mit einer größeren Stichprobe errechneten sie die Normalisierung und die Steigung der Potenzgesetzrelationen, die die Gesamtmasse der Systeme mit anderen leicht abzuleitenden Beobachtungseigenschaften verbinden, und sie untersuchten ihre Entwicklung. Die Studie umfasste Berechnungen der Gesamt- und der Gasmassen sowie der Röntgentemperatur und -helligkeit und ihrer Entwicklung in den letzten 10 Milliarden Jahren. Die Projektergebnisse wurden in mehreren begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht. Die Präsentation der Projektaktivitäten durch Konferenzen und Seminare sowie an Mittel- und Oberschüler war ein weiterer Schritt, um die Bedeutung dieser Forschung für die Gesellschaft zu vermitteln.
Schlüsselbegriffe
Clustermasse, Galaxienhaufen, Dunkle Materie, Dunkle Energie, GALCLU_ASTRO_COSMO, kosmologische Simulation
