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regarder dans le vide | étoiles

Titre: Mesures de l’expansion cosmique et du taux de croissance de la structure à partir des vides dans le Sloan Digital Sky Survey entre 0,07 et 1,0 redshifts.

Auteurs: Alex Woodfinden, Seshadri Nadathur, Will J. Percival, Slađana Radinović, Elena Massara, Hans A. Winther

Fondation Premier Auteur : Centre d’astrophysique de Waterloo, Université de Waterloo

condition: Soumis à ArXiv [12 May 2022]

Lieu : les BAO sont géniaux

Il aime les cosmologistes oscillations baryoniques acoustiques (BAO), et voici pourquoi vous devriez aussi. Lorsque l’univers n’était qu’un bébé fait de plasma chaud, la bataille entre la gravité et les radiations faisait rage. De petites densités en excès dans le plasma chaud ont lutté pour s’effondrer sous l’influence de la gravité, tandis que le rayonnement étroitement couplé a fourni une pression qui a résisté à cet effondrement. Le résultat de cette bataille a été des oscillations de matière qui se sont propagées à travers le plasma, presque comme des ondulations dans une flaque. Alors que l’univers commençait à se refroidir, le rayonnement ne pouvait plus fournir de support contre l’effondrement gravitationnel, et les densités excessives de matière contenues dans ces ondulations pouvaient finalement s’effondrer en amas de galaxies. Ces motifs d’amas de galaxies en forme d’ondulations sont connus sous le nom de BAO et sont extrêmement importants pour les cosmologistes car leur taille et leurs propriétés dépendent des détails de la formation de l’univers. Des mesures précises de ces BAO pourraient fournir des contraintes sur des paramètres cosmologiques importants tels que la quantité de matière baryonique, de matière noire et d’énergie noire dans l’univers. En outre, le suivi de la taille des BAO à grande échelle décalages vers le rouge Ils peuvent être utilisés pour mesurer comment le taux d’expansion de l’univers a changé au cours du temps cosmique. Compte tenu de tout ce que nous pouvons apprendre de l’étude des BAO, il n’est pas étonnant que les cosmologistes les utilisent comme sondes cosmiques depuis des décennies. Est-ce que je t’ai déjà vendu des BAO ?

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Pitch 2 : Ainsi sont les vides cosmiques

Si oui, j’ai une autre sonde cosmique à vous vendre : les vides cosmiques. Si les BAO représentent des régions hyper-denses dans l’univers, il n’est pas surprenant qu’il existe également des régions de densité extrêmement faible. Ces vides cosmiques représentent environ un dixième de la densité moyenne de l’univers, et ils sont particule, Il représente environ 90% de notre univers. Et il s’avère que ces vides sont aussi excitants pour tester les normes de cosmologie que les BAO ! Les propriétés des espaces sont sensibles à tout, de énergie noire Et le Réglage de la gravitétome Croissance des structures et formation des galaxies. Qui savait que vous pouviez obtenir quelque chose en étudiant pour rien !

Figure 1: Mesures du taux de croissance de la structure (ƒσ₈) par rapport aux valeurs mesurées par le fond diffus cosmologique (barre bleue). Les marqueurs rouges représentent les mesures de l’association de galaxies vides, les marqueurs gris représentent les mesures des BAO et les marqueurs verts représentent les mesures d’association vide-galaxie utilisant différentes techniques d’analyse. Figure 6 dans le document

Mais le plus important dans la discussion d’aujourd’hui est l’information encodée dans Fonction de corrélation à travers une galaxie vide. Bien que cette fonction ressemble à une bouche, cette fonction ne décrit que les propriétés, telles que la densité et les vitesses étranges, des galaxies entourant les vides. Cette propriété statistique est particulièrement importante car elle permet de distinguer à la fois Distorsions de décalage vers le rouge de l’espace (RSD) et L’effet Alcock-Paczyński (AP). Les astronomes utilisent la vitesse d’un objet pour déterminer son décalage vers le rouge, et les RSD sont simplement des biais dans la mesure du décalage vers le rouge en raison d’un décalage vers le rouge accru. vitesse étrange composant. Étant donné que les vitesses particulières dépendent des interactions gravitationnelles locales, la caractérisation précise des RSD peut nous en dire beaucoup sur les propriétés de la matière dans notre univers, telles que le taux de croissance de la structure. D’autre part, l’effet AP est une distorsion de la forme de distribution des amas de galaxies. En supposant que les amas de galaxies sont distribués comme une boule autour des vides, l’effet AP peut faire apparaître la distribution de l’amas plate ou allongée si les astronomes font des hypothèses incorrectes sur la géométrie de l’univers. L’analyse de ces distorsions fournit aux astronomes des mesures de ce que l’on appelle le rapport de distance Alcock-Paczyński, qui est le rapport entre distance de diamètre angulaire comoving et le Distance Hubble. Ceci est particulièrement excitant pour l’étude des vides cosmiques, car ils doivent être capables de contraindre ce rapport de distance plus précisément que les BAO. Au total, les vides cosmiques sont une nouvelle sonde des propriétés de notre univers. Pas encore vendu ? Eh bien, parlons des résultats de la recherche d’aujourd’hui !

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La preuve est dans le vide cosmique

Les auteurs de l’article d’aujourd’hui ont examiné l’interdépendance des galaxies et des vides cosmiques pour révéler la richesse des informations cosmiques qu’ils contiennent. Après un traitement minutieux et rigoureux des erreurs de sélection et des erreurs systématiques pouvant découler de l’analyse des vides cosmiques, les auteurs ont trouvé des résultats passionnants. Premièrement, les auteurs ont découvert que les vides cosmiques seuls peuvent limiter la valeur du taux de croissance de la structure aussi bien que les BAO (Fig. 1). Bien qu’il ne s’agisse pas d’une nouvelle découverte, cette précision indique que les blancs sont un excellent outil à utiliser. en association avec BAO pour de meilleures mesures des paramètres cosmologiques que l’un ou l’autre ne peut faire seul. Mais peut-être le plus convaincant est le fait que les résultats de l’auteur confirment également que les vides cosmiques battent les BAO lorsqu’il s’agit de mesurer le rapport de distance AP (Fig. 2). Des découvertes comme celles-ci démontrent l’importance des vides en tant que sondes cosmiques et soutiennent une nouvelle voie puissante à explorer pour les cosmologistes afin de percer les mystères de notre univers. Et comme cerise sur le gâteau, il y a de nouveaux relevés de galaxies comme DESI Et le Euclide À venir dans un avenir proche, qui sondera des tailles beaucoup plus grandes de l’univers sur un décalage vers le rouge plus important. Attention, la cosmologie exacte est sur le point de devenir encore plus précise !

Mesures du rapport de distance AP à partir du papier
Figure 2: Mesures du rapport de distance AP Dₘ / D .h. Les points rouges représentent les mesures des corrélations des galaxies sous vide et les points gris représentent celles des BAO. Les bandes vertes et bleues sont les valeurs attendues du CMB (bleu) et du CMB avec d’autres sondes cosmiques (vert). Figure 7 dans le document

Astrobit Edité par Roel Lefevre

Crédit d’image en vedette : Équipe FORS, VLT Antu de 8,2 m, ESO

À propos de Kayla Cornelji

Je suis un étudiant diplômé de première année à l’Université de Chicago, étudiant la cosmologie et le fond cosmique des micro-ondes. Loin de la recherche, j’adore écrire de la science-fiction, dessiner, caresser mon chat et traîner sur Twitter @kayla_kornoelje !