Astronomi

Skal alle galakser i en galaksehob have den samme ekspansionshastighed?

Skal alle galakser i en galaksehob have den samme ekspansionshastighed?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hvis vi observerer en fjern galakseklynge, hvor alle galakser bevæger sig med samme hastighed væk fra os, bortset fra en galakse, hvis hastighed er signifikant lavere end i de nærliggende galakser. Modsiger dette nødvendigvis princippet om universets ekspansion?


Universet ekspanderer muligvis ikke på samme måde i alle retninger, foreslår ny Nasa og ESA-undersøgelse, der udfordrer grundlæggende idé om kosmologi

Vores univers ekspanderer muligvis ikke med samme hastighed i alle retninger ifølge en ny undersøgelse, der udfordrer en af ​​vores grundlæggende ideer om universet.

Antagelsen om, at universet er isotropisk - eller det samme i alle retninger - har understøttet resten af ​​vores forståelse af, hvor kosmos kom fra, og hvor det kan være på vej hen. Forskere er næsten sikre på, at universet i det mindste i begyndelsen ekspanderede ensartet.

Men denne antagelse kan være forkert, i det mindste i dagens univers, ifølge en ny undersøgelse, der bruger data fra Nasa og European Space Agency observatories. Forskere, der brugte disse oplysninger, fandt ud af, at de forskellige dele af universet faktisk ekspanderer i forskellige hastigheder, idet klynger af galakser i forskellige dele af himlen opfører sig forskelligt.

Vores sædvanlige forståelse af universet antyder, at efter Big Bang begyndte universet at udvide sig i alle retninger med galakser og galaksehobe, der bevægede sig fra hinanden med samme hastighed over kosmos. Den nye undersøgelse antyder, at det måske ikke er tilfældet, idet den hastighed faktisk varierer afhængigt af hvor vi kigger.

"Baseret på vores klyngeobservationer har vi muligvis fundet forskelle i, hvor hurtigt universet ekspanderer afhængigt af, hvordan vi så ud," sagde medforfatter Gerrit Schellenberger fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Dette ville modsige en af ​​de mest basale underliggende antagelser, vi bruger i kosmologi i dag."

Anbefalede

Forskere har længe forsøgt at finde et endeligt svar på, om universet faktisk er det samme i alle retninger. De har forsøgt at måle det ved hjælp af en række forskellige metoder, herunder at se på galakser gennem infrarød og se eksploderede stjerner, men intet har vist sig at være afgørende, og resultaterne har givet indikationer begge veje.

For at finde deres målinger i den nye undersøgelse brugte forskere en ny teknik til at forsøge at måle udvidelsen af ​​universet. De så på mere end 800 galaksehobe ved hjælp af den nye teknik i et forsøg på at forstå præcist, i hvilken hastighed de udvider sig med.

For det første udarbejdede de mængden af ​​røntgenstråler, som en given galaksehob skulle udsende på en måde, der giver et konstant svar uafhængigt af ændringer såsom universets ekspansionshastighed. Taht påberåbte sig forholdet mellem temperaturen på den varme gas i en galaksehob og mængden af ​​røntgenstråler eller dens røntgenlysstyrke.

For det andet udarbejdede de røntgenlysstyrke ved hjælp af en anden metode, der faktisk stod på universets ekspansionshastighed. Disse tal viste, at ekspansionshastigheden faktisk ikke var ensartet, og at universet bevæger sig væk fra os med forskellige hastigheder i forskellige dele.

Det er ikke første gang, at forskere har fundet beviser for den ujævne ekspansion af universet, men kan være den, der viser det mere overbevisende end nogen anden.

"Dette er et enormt fascinerende resultat," sagde Norbert Schartel, en projektforsker på ESAs XMM-Newton-observatorium, som bidrog til at bidrage til opdagelsen. "Tidligere undersøgelser har antydet, at det nuværende univers måske ikke udvides ensartet i alle retninger, men dette resultat - første gang en sådan test er blevet udført med galaksehobe i røntgenstråler - har en meget større betydning og afslører også en stor potentiale for fremtidige efterforskninger. "

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

1/10 Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

Nasa / JPL / University of Arizona

Nasa & # x27s banebrydende årti med udforskning af rummet: På billeder

En forklaring på denne usædvanlige opdagelse er, at universets udvidelse kan være ensartet, men at nogle galakser trækkes væk af noget andet, såsom tyngdekraften i andre galaksehobe. Men dette kan være usandsynligt, da forskere forventer, at universets ekspansion er den vigtigste afgørende faktor for denne hastighed.

Hvis det ikke er tilfældet, antyder forskningen, at universet ikke er isotropisk, og at det er forskelligt i forskellige retninger. Mørk energi kunne for eksempel fordeles forskelligt i hele universet og kunne forårsage usædvanlige resultater.

Forskere har beskrevet, at udvidelsen af ​​universet er som et brød rosinbrød, der er placeret i ovnen: når det koger, udvides det, og rosinerne, der repræsenterer galakserne, bevæger sig væk fra hinanden. Hvis brødet blandes jævnt, vil udvidelsen være ensartet, men de seneste resultater tyder på, at der kan være en overset ingrediens i dejen.

"Dette ville være som hvis gæren i brødet ikke blandes jævnt, hvilket får den til at ekspandere hurtigere nogle steder end andre," sagde medforfatter Thomas Reiprich, også ved universitetet i Bonn. "Det ville være bemærkelsesværdigt, hvis mørk energi blev fundet at have forskellige styrker i forskellige dele af universet. Imidlertid ville der være behov for meget mere bevis for at udelukke andre forklaringer og gøre en overbevisende sag."

Undersøgelsen er offentliggjort i den seneste udgave af tidsskriftet Astronomy and Astrophysics og kan læses online.


Universet ekspanderer muligvis ikke med samme hastighed overalt

Du har allerede set denne side, du kan kun lide den en gang!

Astronomer har i årtier antaget, at universet ekspanderer med samme hastighed i alle retninger. En ny undersøgelse baseret på data fra ESAs XMM-Newton, NASAs Chandra og de tysk-ledede ROSAT røntgenobservatorier antyder, at kosmologiens centrale forudsætning kan være forkert.

Denne animation starter med himlen set af ESAs Gaia-satellit, som kortlægger mere end en milliard stjerner i vores egen galakse, Mælkevejen. Himmelen vises i det galaktiske koordinatsystem med Mælkevejens centrum i centrum af kortet og galaksenes plan - hvor de fleste af dens stjerner ligger - orienteret vandret over kortet.

Meget længere væk viser animationen hundreder af galaksehobe, som er de største strukturer i universet bundet af tyngdekraften, der består af hundreder af galakser hver og endnu større mængder varm gas og usynligt mørkt stof. Galakseklyngeprøven, der blev brugt i denne undersøgelse, er valgt for at undgå området tæt på det galaktiske plan, hvor den store tæthed af forgrundsstjerner og gas blokerer udsigten til klyngerne i baggrunden.

Astronomerne målte røntgentemperaturen i hundreder af galaksehobber over himlen og sammenlignede den med klyngernes lysstyrke. Mens de forventede klynger med samme temperatur og placeret i en lignende afstand til at virke ens lyse, bemærkede de, at klynger havde tendens til at være mindre lyse end forventet i en himmelretning end i alle andre.

Endelig viser animationen et kort over den estimerede hastighed for universets ekspansion i forskellige retninger over himlen, baseret på data om galaksehoben. Hastigheden for universets ekspansion, angivet i form af den såkaldte Hubble-konstant, vises i forskellige farver, med lilla nuancer, der indikerer en langsommere hastighed, og orange / gule nuancer indikerer en hurtigere hastighed.

Retningen på himlen, hvor galaksehobe syntes mindre lyse, er repræsenteret af regionen vist i lilla på dette kort. Hvis det bekræftes, kan resultatet muligvis udfordre isotropihypotesen, der antager, at universet har de samme egenskaber i hver retning i store skalaer. Denne muligvis ujævn effekt på kosmisk ekspansion kan være forårsaget af den mystiske mørke energi.


ESA Science & amp Technology - Genovervejende kosmologi: Universudvidelse er muligvis ikke ensartet

Astronomer har i årtier antaget, at universet ekspanderer med samme hastighed i alle retninger. En ny undersøgelse baseret på data fra ESAs XMM-Newton, NASAs Chandra og de tysk-ledede ROSAT-røntgenobservatorier antyder, at kosmologiens centrale forudsætning kan være forkert.

Kosmisk ekspansion målt over himlen. Kredit: K. Migkas et al. 2020 - CC BY-SA 3.0 IGO

Konstantinos Migkas, en ph.d.-forsker i astronomi og astrofysik ved universitetet i Bonn, Tyskland, og hans vejleder Thomas Reiprich satte sig oprindeligt for at verificere en ny metode, der ville gøre det muligt for astronomer at teste den såkaldte isotropihypotese. Ifølge denne antagelse har universet på trods af nogle lokale forskelle de samme egenskaber i hver retning i stor skala.

Bredt accepteret som en konsekvens af veletableret grundlæggende fysik, er hypotesen understøttet af observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB). En direkte rest af Big Bang, CMB afspejler universets tilstand, som det var i sin barndom, kun 380 000 år gammel. CMB's ensartede fordeling på himlen antyder, at universet i de tidlige dage må have ekspanderet hurtigt og med samme hastighed i alle retninger.

I dagens univers er dette muligvis ikke længere sandt.

"Sammen med kolleger fra University of Bonn og Harvard University så vi på adfærd fra over 800 galaksehobber i det nuværende univers,"siger Konstantinos."Hvis isotropihypotesen var korrekt, ville klyngernes egenskaber være ensartede over himlen. Men vi så faktisk betydelige forskelle."

Astronomerne anvendte røntgentemperaturmålinger af den ekstremt varme gas, der gennemsyrer klyngerne og sammenlignede dataene med, hvor lyse klyngerne vises på himlen. Klynger med samme temperatur og placeret i en lignende afstand skal virke ens lyse. Men det er ikke det, astronomerne observerede.

"Vi så, at klynger med de samme egenskaber med lignende temperaturer syntes at være mindre lyse end hvad vi ville forvente i en himmelretning og lysere end forventet i en anden retning,"siger Thomas."Forskellen var ret betydelig, omkring 30 procent. Disse forskelle er ikke tilfældige, men har et klart mønster afhængigt af den retning, vi observerede i himlen."

Før Konstantinos og kolleger udfordrede den bredt accepterede kosmologimodel, som giver grundlaget for at estimere klyngeafstande, kiggede de først på andre mulige forklaringer. Måske kan der være uopdagede gas- eller støvskyer, der skjuler udsigten og får klynger i et bestemt område til at blive lysere. Dataene understøtter dog ikke dette scenarie.

I nogle områder af rummet kan fordelingen af ​​klynger blive påvirket af massestrømme, store bevægelser af stof forårsaget af tyngdekraften i ekstremt massive strukturer såsom store klyngegrupper. Denne hypotese synes imidlertid også usandsynlig. Konstantinos tilføjer, at resultaterne overraskede holdet.

"Hvis universet virkelig er anisotropisk, selvom det kun er i de sidste par milliarder år, ville det betyde et enormt paradigmeskift, fordi retningen af ​​hvert objekt skulle tages i betragtning, når vi analyserer deres egenskaber," han siger. "For eksempel estimerer vi i dag afstanden fra meget fjerne objekter i universet ved at anvende et sæt kosmologiske parametre og ligninger. Vi mener, at disse parametre er de samme overalt. Men hvis vores konklusioner er rigtige, ville det ikke være tilfældet, og vi ville skulle revidere alle vores tidligere konklusioner."

"Dette er et enormt fascinerende resultat,"kommenterer Norbert Schartel, XMM-Newton-projektforsker hos ESA."Tidligere undersøgelser har antydet, at det nuværende univers måske ikke udvides jævnt i alle retninger, men dette resultat - første gang en sådan test er blevet udført med galaksehobe i røntgenstråler - har en meget større betydning og afslører også et stort potentiale til fremtidige efterforskninger."

Forskerne spekulerer i, at denne muligvis ujævn effekt på kosmisk ekspansion kan være forårsaget af mørk energi, den mystiske komponent i kosmos, der tegner sig for størstedelen - omkring 69% - af dens samlede energi. Der er meget lidt kendt om mørk energi i dag, bortset fra at det ser ud til at have accelereret universets ekspansion i de sidste par milliarder år.

ESAs kommende teleskop Euclid, designet til at afbilde milliarder af galakser og undersøge udvidelsen af ​​kosmos, dets acceleration og karakteren af ​​mørk energi, kan hjælpe med at løse dette mysterium i fremtiden.

"Resultaterne er virkelig interessante, men prøven, der er inkluderet i undersøgelsen, er stadig relativt lille til at drage så dybe konklusioner,"siger René Laureijs, Euclid-projektforsker hos ESA."Dette er det bedste, man kan gøre med de tilgængelige data, men hvis vi virkelig skulle tænke på den bredt accepterede kosmologiske model, ville vi have brug for flere data."

Og Euclid gør muligvis netop det. Rumfartøjet, der skal lanceres i 2022, kan måske ikke kun finde bevis for, at mørk energi virkelig strækker universet ujævnt i forskellige retninger, det vil også gøre det muligt for forskerne at indsamle flere data om egenskaberne ved en stor mængde galaksehobe, som muligvis støtte eller modbevise de nuværende fund.

Yderligere data kommer også snart fra røntgen-eROSITA-instrumentet, bygget af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Instrumentet ombord på den nyligt lancerede tysk-russiske satellit Spektr-RG vil gennemføre den første all-sky undersøgelse i røntgenstråler med medium energi med fokus på opdagelsen af ​​titusinder tidligere ukendte galaksehobe og aktive galaktiske centre.

Mere information

For yderligere information, kontakt venligst:

Konstantinos Migkas
Argelander Institute for Astronomy
University of Bonn, Tyskland
E-mail: kmigkasastro.uni-bonn.de

Thomas Reiprich
Argelander Institute for Astronomy
University of Bonn, Tyskland
E-mail: reiprichastro.uni-bonn.de

Norbert Schartel
XMM-Newton projektforsker
Den Europæiske Rumorganisation
E-mail: Norbert.Schartelesa.int

ESA Media Relations
E-mail: medieresa.int


Astronomer ser galakser i klynger i tidlige univers

Af: Govert Schilling 26. januar 2021 0

Få artikler som denne sendt til din indbakke

Astronomer har opdaget en klynge af galakser, der kommer sammen kun 770 millioner år efter Big Bang.

En kunstners indtryk af en protokluster i spædbarnsuniverset.
ESO / M. Kornmesser

Den gradvise dannelse af gigantiske galaksehobe var godt i gang, da universet var 770 millioner år gammelt, kun 5,5% af dets nuværende alder. I denne tidlige æra - og tilsvarende ekstrem afstand - har astronomer opdaget en langstrakt protokluster, bestående af to mindre galaksesystemer, der sandsynligvis vil smelte sammen til et.

Ifølge opdagelsesteamet giver fundet et unikt naturligt laboratorium til at undersøge genioniseringsprocessen i det tidlige univers. ”Det er et pænt og smukt resultat,” kommenterer Huub Röttgering (Leiden Observatory, Holland).

Dagens galaksehobe indeholder hundredvis af individuelle medlemmer. De startede dog for milliarder af år siden som milde overdensiteter i fordelingen af ​​galakser. LAGER-z7OD1, som den nyopdagede protokluster kaldes, indeholder 21 galakser i et område på kun 26,4 x 12 bueminutter. De er alle omtrent samme afstand fra Jorden, og de er pakket sammen fem gange så tæt som det er typisk for galakser på lignende afstande. Opdagelsen blev offentliggjort den 25. januar i Naturastronomi.

Weida Hu (University of Science and Technology of China) og hans kolleger fandt protoklusen i data fra Dark Energy Camera på det 4 meter lange Blanco-teleskop ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. Ved hjælp af et smalle bånd nær infrarødt filter udpegede de unge galakser med deres ioniserede brint, hvilket gør en spektral linje kendt som Lyman-alpha. Denne ultraviolette bølgelængde skifter til længere bølgelængder, når den passerer gennem det ekspanderende univers, så det er i det næsten infrarøde bånd, da astronomer ser det.

Spektroskopiske målinger med de to 6,5 meter store Magellan-teleskoper ved Las Campanas bekræftede den ekstreme afstand (svarende til en rødforskydning på 6,93) for 16 galakser. Hu og hans kolleger forventer LAGER-z7OD1 til at udvikle sig til en massiv klynge, der måler omkring 100 millioner lysår på tværs og med næsten dobbelt så meget som den nærliggende Coma-klynge.

Astronomer mener, at lysende unge galakser som disse er den vigtigste kilde til stråling, som (re-) ioniserede neutral brintgas i det tidlige univers. 770 millioner år efter Big Bang skal denne genioniseringsproces stort set have været afsluttet. Hu og hans samarbejdspartnere forventer faktisk, at boblerne af ioniseret gas omgiver hver enkelt galakse i LAGER-z7OD1 skal være i gang med at smelte sammen til en kæmpe boble, der omgiver klyngen. (I øvrigt står LAGER for Lyman-Alpha Galaxies i Reionization Epoch.)

Ser vi tilbage endnu tidligere, så astronomer galaksernes Lyman-alfa-emission rød forskudt hele midten af ​​det infrarøde område uden for rækkevidden af ​​jordbaserede teleskoper. Det er her, der kommer rumbaserede teleskoper. "James Webb-rumteleskopet skal være i stand til at opdage galakser ud til rødskift på 15," siger Röttgering, "og kan opdage tidlige protokluster ved rødskift på 10 til 13." Teleskopet, der lanceres senere på året, vil give astronomer mere information om kilderne til den ioniserende stråling i det tidlige univers.

I mellemtiden vil radioobservationer fra instrumenter som LOFAR (lavfrekvent matrix) i Europa og den fremtidige lavfrekvente del af Square Kilometer Array i Australien afsløre fordelingen af ​​de ioniserede gasbobler på himlen og deres vækst med tiden. Röttgering siger, "Ti år frem i tiden vil vi have en meget bedre forståelse af epoken med genionisering."


Overraskelse! Universets ekspansionshastighed kan variere fra sted til sted

De nye resultater udfordrer en grundlæggende princip i moderne kosmologi.

Universet er måske ikke det samme i alle retninger.

Udvidelseshastigheden på universet synes at variere fra sted til sted, rapporterer en ny undersøgelse. Hvis dette fund bekræftes, vil det tvinge astronomer til at revurdere, hvor godt de forstår kosmos.

"En af grundpillerne i kosmologien - studiet af hele universets historie og skæbne - er, at universet er 'isotropisk', hvilket betyder det samme i alle retninger," studerer hovedforfatter Konstantinos Migkas fra Universitetet i Bonn i Tyskland , sagde i en erklæring. "Vores arbejde viser, at der kan være revner i den søjle."

Universet har været ekspanderet kontinuerligt i mere end 13,8 milliarder år lige siden det store brag - og med en accelererende hastighed takket være en mystisk kraft kaldet mørk energi. Ligninger baseret på Einsteins generelle relativitetsteori antyder, at denne udvidelse er isotrop på store rumlige skalaer, skrev Migkas tirsdag (7. april) i en blogindlæg om den nye undersøgelse.

Observationer af kosmisk mikrobølge baggrund (CMB), den universets gennemstrømmende stråling, der er tilbage fra Big Bang, støtter denne opfattelse, tilføjede han: "CMB synes at være isotrop, og kosmologer ekstrapolerer denne egenskab i det meget tidlige univers til vores nuværende epoke, næsten 14 milliarder år senere."

Men det er uklart, hvor gyldig denne ekstrapolering er, understregede han og bemærkede det mørk energi har været den dominerende faktor i universets udvikling i løbet af de sidste 4 milliarder år eller deromkring. Mørk energis "forbløffende natur har endnu ikke tilladt astrofysikere at forstå det ordentligt," skrev Migkas. "At antage, at det er isotropisk, er derfor næsten et spring i troen for nu. Dette understreger det presserende behov for at undersøge, om nutidens univers er isotropisk eller ej."

Den nye undersøgelse rapporterer resultaterne af en sådan undersøgelse. Migkas og hans kolleger studerede 842 galaksehobe, de største gravitationsbundne strukturer i universet ved hjælp af data indsamlet af tre rumteleskoper: NASAs Chandra X-ray Observatory, Europas XMM-Newton og Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics, en fælles japansk-amerikansk. mission, der sluttede i 2001.

Forskerne bestemte temperaturen i hver klynge ved at analysere røntgenemissionerne fra enorme felter af varm gas inden i dem. De brugte denne temperaturinformation til at estimere hver klynges iboende røntgenlysstyrke uden at skulle tage hensyn til kosmologiske variabler såsom universets ekspansionshastighed.

Forskerne beregnede derefter røntgenlysstyrke for hver klynge på en anden måde, en der krævede kendskab til universets ekspansion. Dette afslørede tilsyneladende ekspansionshastigheder over hele himlen - og disse priser matchede ikke overalt.

"Det lykkedes os at lokalisere en region, der ser ud til at ekspandere langsommere end resten af ​​universet, og en region, der ser ud til at ekspandere hurtigere!" Skrev Migkas i blogindlægget. "Interessant nok stemmer vores resultater overens med flere tidligere undersøgelser der brugte andre metoder med den forskel, at vi identificerede denne 'anisotropi' på himlen med en meget højere tillid og ved hjælp af objekter, der dækker hele himlen mere ensartet. "

Det er muligt, at dette resultat har en relativt prosaisk forklaring. For eksempel trækkes galakseklynger i de uregelmæssige områder hårdt tyngdekraften af ​​andre klynger, hvilket giver illusionen om en anden ekspansionshastighed.

Sådanne effekter ses i mindre rumlige skalaer i universet, sagde forskerne. Men den nye undersøgelse undersøger klynger op til 5 milliarder lysår væk, og det er uklart, om tyngdekraftbådene kan overvælde ekspansionskræfter over så store afstande, tilføjede de.

Hvis de observerede forskelle i ekspansionshastigheden virkelig er reelle, kunne de afsløre spændende nye detaljer om, hvordan universet fungerer. For eksempel varierer måske mørk energi i sig selv fra sted til sted i hele kosmos.

"Det ville være bemærkelsesværdigt, hvis mørk energi blev fundet at have forskellige styrker i forskellige dele af universet," sagde studieforfatter Thomas Reiprich, også ved universitetet i Bonn, i samme erklæring. "Der ville dog være behov for meget mere bevis for at udelukke andre forklaringer og gøre en overbevisende sag."

Den nye undersøgelse vises i april 2020-udgaven af ​​tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Du kan læse det gratis på online fortrykningsstedet arXiv.org.

I en begrænset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et af vores bedst sælgende videnskabsmagasiner for kun $ 2,38 pr. Måned eller 45% rabat på standardprisen i de første tre måneder.

Deltag i vores rumfora for at fortsætte med at tale plads på de seneste missioner, nattehimmel og meget mere! Og hvis du har et nyhedstip, en korrektion eller en kommentar, så lad os det vide på: [email protected]

Disse typer anisotropier i isolerede datasæt er rapporteret adskillige gange, og den ensartede LCDM-kosmologi har overlevet. Hovedårsagen er, at integrerede datasynteser såsom Planck-gruppen fjerner eller lindrer dem.

Mens det er teknisk sandt, at datasonden længere ude, er hoveddataene ekstremt lokale, & lt 1 Glyrs radius (z & lt 0.1). Det er for det meste & lt 10% ikke-ensartethed og mindre end den nødvendige 5 sigma-betydning ved det. De vil tilføje flere data, som sandsynligvis også vil flytte sonden længere ud, hvilket vil være interessant.

Jeg tror, ​​at kosmologiafdelingen har brug for en * faktakontrol * for mange af de påstande, der almindeligvis præsenteres for offentligheden :) Her er en anden rapport om denne hastighed af ekspansionsproblemet, Genovervejer kosmologi: Universudvidelse er muligvis ikke ensartet (Opdatering) "Astronomer har i årtier antaget, at universet ekspanderer med samme hastighed i alle retninger. En ny undersøgelse baseret på data fra ESAs XMM-Newton, NASAs Chandra og de tysk-ledede ROSAT røntgenobservatorier antyder, at denne centrale forudsætning for kosmologi måske være forkert. bredt accepteret som en konsekvens af veletableret grundlæggende fysik, hypotesen er blevet understøttet af observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB). En direkte rest af Big Bang, CMB afspejler universets tilstand, som den var i sin barndom, kun 380 000 år gammel. CMB's ensartede fordeling på himlen antyder, at universet i de tidlige dage må have ekspanderet hurtigt og i samme tempo i alle retninger. Univers, dog er dette måske ikke længere sandt. "Sammen med kolleger fra University of Bonn og Harvard University så vi på adfærden hos over 800 galaksehobber i det nuværende univers," siger Konstantinos. "Hvis isotropihypotesen var korrekt, ville klyngernes egenskaber være ensartede over himlen. Men vi så faktisk betydelige forskelle."

Bemærk, oprindelsen af ​​CMB og redshift, der bruges til at forklare udviklingen af ​​den kosmiske ildkugle, der skabte universet, den ensartede eller næsten ensartede temperatur observeret i CMBR i dag fortolkes til at betyde * må have været ekspanderet hurtigt og med samme hastighed i alle retninger. I dagens univers er dette muligvis ikke længere sandt. "

Hvad? Dette burde rejse spørgsmål her om de forskellige ekspansionshastigheder, der anvendes i kosmologi, og hvordan disse forskellige ekspansionshastigheder bekræftes. CMBR-ensartetheden i dag anses for at repræsentere en rød forskydning, hvor z = 1000 eller mere baseret på ekspansionshastigheden og størrelsen af ​​universet. Men galakser med høje rødforskydninger er spektrale målinger, CMBR rødforskydning er det ikke, det er en ekstrapolering afhængig af ekspansionshastigheden, det ser ud til at være anderledes nu. Dette er ikke det samme som spektre opnået for høje rødforskydningsgalakser, men en modelafhængig fortolkning for rødskift eller z. For eksempel 'Karakterisering af miljøet omkring den mest kendte galakse', https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019hst..prop15977O/abstrakt, "Opdagelsen af ​​den meget lysende galakse GN-z11 på kun 400 Myr efter Big Bang i GOODS-North-feltet med en HST-grismespektroskopisk rødforskydning på z = 11.1 +/- 0.1 præsenterer et ægte puslespil til tidlig universvidenskab. Dets opdagelse rejser væsentlige spørgsmål om vores forståelse af tidlig galaksedannelse ...

Jeg bemærker en forskel her. *spektroskopisk rødforskydning* vs. den modelafhængige fortolkning af den originale temperatur omkring 3000K vs. nær 3K i dag for CMBR, hvor z = 1000 eller mere.

Den seneste rapport om ekspansionshastighed, der er offentliggjort, nu læser vi, at ekspansionshastigheden, der bruges til at beregne z-nummeret for CMBR-redshift, ekspansionshastigheden muligvis ikke er ens og ændres. Ser ud til at z = 1000 eller mere muligvis ikke bekræftes, bestemt ikke bekræftet ved hjælp af samme metode som GN-z11 redshift.

1000+ rødskiftstal er dels baseret på veletableret fysik og dels på BB-paradigmet. "

Ekspansionshastigheden, der bruges til at beregne rødforskydning fra * overflade af sidste spredning *, er anderledes nu eller måles i øjeblikket anderledes i universet end hvad der bruges i BB-modellen. CMBR-redshift kunne være mindre eller endda mere eller måske ingen redshift for den kosmiske ildkugleudvikling :)

Du ved rod, Department of Cosmology's rec room har et dartbræt med dit billede på det. Har hørt det bruges temmelig ofte!

Jeg kan ikke huske nogen af ​​disse indlæg, der nævner Dark Energy (DE) - sandsynligvis ikke krævet ud fra debatperspektivet. Det ser ud til, at DE, som blev "opfundet" for at forklare en stigning i ekspansionshastigheden, skulle være asymmetrisk i sin fordeling, hvis denne nye fortolkning er korrekt. Jeg formoder, at det er derfor, det antyder, at hypotesen om DE og / eller hele BB skal revurderes. Når alt kommer til alt er BB-kosmologi baseret på symmetri i alle aspekter, medmindre jeg tager fejl. Naturligvis kunne der altid være en anden form for stof / energi, som vi ikke er opmærksomme på eller endnu ikke har opfundet, hvorpå ekspansionen er overlejret, hvilket giver asymmetri (hvis denne historie er korrekt).

I en af ​​de største underdrivelser, jeg nogensinde har læst, fra artiklen:

"Mørk energis" forbløffende natur har endnu ikke tilladt astrofysikere at forstå det ordentligt, "skrev Migkas." At antage, at det er isotrop, er derfor næsten et spring i troen for nu. Dette fremhæver det presserende behov for at undersøge, om nutidens univers er isotrop eller ej. ""

Hvis vi antager, at det er reelt, vil alt andet end isotrop DE have brug for et spring i troen, da det formodes at være den største del af universets massenergi. Hvis det ikke er isotrop, har nogen nogle meget seriøse forklaringer at gøre, eller sådan ser det ud til mig.

Pas på stangen. Darttavlen giver ham kun mere ammunition til modangreb. Har ved dem.

Lyder jeg som demens i et tidligt stadium, eller bliver fysikken sammenblandet af dataoverbelastning?

En ekspansionshastighed i universet ser ud til at variere fra sted til sted, rapporterer en ny undersøgelse. Dette fund, hvis det bekræftes, vil tvinge astronomer til at revurdere, hvor godt de forstår kosmos.

Overraskelse! Universets ekspansionshastighed kan variere fra sted til sted: Læs mere

Selvfølgelig er ekspansionen ikke isotrop, fordi dens teoretiske base - Einsteins relativitet er forkert. For det første bør det ikke kaldes udvidelsen af ​​"universet", men udvidelsen af ​​den synlige del af universet, fordi vi aldrig kan hævde noget om hele universet, der er defineret som samlingen af ​​alt uden grænser.

For det andet er Einsteins relativitet allerede modbevist både teoretisk og eksperimentelt (se https://www.researchgate.net/publication/297527784_Challenge_to_the_Special_Theory_of_Relativity). Det mest kendte eksperimentelle bevis er, at tiden for GPS er absolut, fordi alle atomure på GPS-satellitterne er synkroniseret for at vise den samme absolutte tid i forhold til alle referencerammer (jord, hver satellit osv.), Mens særlig relativitet fortæller os denne tid er relativ, og ure kan aldrig synkroniseres i forhold til mere end en inerti-referenceramme. Derfor er tiden absolut uden begyndelse og slutning og uafhængig af det tredimensionelle rum, der ikke har grænser. Det er meningsløst at tale om universets alder. Vi kan højst kun tale om tiden fra begyndelsen af ​​den nuværende udvidelse af den synlige del af universet.

For det tredje er den synlige del af universet en samling af himmellegemer (galakser, klynger af galakser osv.), Der ser ud til en proces med periodiske implosionscyklusser drevet af tyngdekraft og eksplosion drevet af etherets tryk. Det ser ud til, at vi i øjeblikket befinder os i den hurtige ekspansionsfase af en eksplosion. Just like the explosion of a bomb, the expansion of the visible part of the universe should never be isotropic.

Of course, the expansion is not isotropic because its theoretical base - Einstein's relativity is wrong. Firstly, it should not be called the expansion of "the universe", but the expansion of the visible part of the universe because we can never claim anything about the entire universe which is defined as the collection of everything without boundaries.

Secondly, Einstein's relativity has already been disproved both theoretically and experimentally (see https://www.researchgate.net/publication/297527784_Challenge_to_the_Special_Theory_of_Relativity ). The most well-known experimental evidence is that the time of GPS is absolute because all atomic clocks on the GPS satellites are synchronized to show the same absolute time relative to all reference frames (ground, each satellite, etc), while special relativity tells us that time is relative and clocks can never be synchronized relative to more than one inertial reference frame. Therefore, time is absolute without beginning and end, and independent of the three dimensional space which does not have boundaries. It is non-sense to talk about the age of the universe. At most, we can only talk about the time from the beginning of the current expansion of the visible part of the universe.

Thirdly, the visible part of the universe is a collection of celestial objects (galaxies, clusters of galaxies, etc) which seem in a process of periodical cycles of implosion driven by gravitation and explosion driven by the pressure of aether. It seems that we are currently in the accelerating expansion stage of an explosion. Just like the explosion of a bomb, the expansion of the visible part of the universe should never be isotropic.

"After a Lorentz transformation from a moving inertial reference frame to a stationary inertial reference frame, the time in the moving frame is dilated by a factor γ , but the frequency of a clock in the moving frame decreases by the same factor γ , leaving the resulting product (i.e., the time displayed by the moving clock) unchanged. " - this is describing the same effect, even if they were independent they'd be additive, not offsetting.

GPS times are compensated for relativity http://www.astronomy.ohio-state.edu/

pogge/Ast162/Unit5/gps.htmlAs well as other factors https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4570298/

I think the cosmology department needs a *fact* check for many of the claims commonly presented to the public :) Here is another report on this rate of expansion problem, Rethinking cosmology: Universe expansion may not be uniform (Update) The report stated, "Astronomers have assumed for decades that the Universe is expanding at the same rate in all directions. A new study based on data from ESA's XMM-Newton, NASA's Chandra and the German-led ROSAT X-ray observatories suggests this key premise of cosmology might be wrong. Widely accepted as a consequence of well-established fundamental physics, the hypothesis has been supported by observations of the cosmic microwave background (CMB). A direct remnant of the Big Bang, the CMB reflects the state of the Universe as it was in its infancy, at only 380 000 years of age. The CMB's uniform distribution in the sky suggests that in those early days the Universe must have been expanding rapidly and at the same rate in all directions. In today's Universe, however, this may no longer be true. "Together with colleagues from the University of Bonn and Harvard University, we looked at the behaviour of over 800 galaxy clusters in the present Universe," says Konstantinos. "If the isotropy hypothesis was correct, the properties of the clusters would be uniform across the sky. But we actually saw significant differences."

Note, the origin of the CMB and redshift used to explain the evolution of the cosmic fireball that created the universe, the uniform or nearly uniform temperature observed in the CMBR today is interpreted to mean *must have been expanding rapidly and at the same rate in all directions. In today's Universe, however, this may no longer be true."

What? This should raise questions here about the various rates of expansion used in cosmology and how these different expansion rates are confirmed. The CMBR uniformity today is considered to represent a redshift where z=1000 or more based upon the expansion rate and size of the universe. However, galaxies with high redshifts are spectral measurements, the CMBR redshift is not, it is an extrapolation dependent on the rate of expansion, this seems to be different now. This is not the same as spectra obtained for high redshift galaxies, but a model dependent interpretation for the redshift or z. For example, ‘Characterizing the Environment Around The Most Distant Known Galaxy’, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2019hst..prop15977O/abstract, “The discovery of the very luminous galaxy GN-z11 at only 400 Myr after the Big Bang in the GOODS-North field with an HST grism spectroscopic redshift of z=11.1+/-0.1 presents a real puzzle for early Universe science. Its detection raises significant questions about our understanding of early galaxy formation…”

I note a difference here. *spectroscopic redshift* vs. the model dependent interpretation of original temperature some 3000K vs. near 3K today for the CMBR where z=1000 or more.

The latest report on expansion rate published, now we read that the rate of expansion used to calculate the z number for the CMBR redshift, the expansion rate may not be uniform and changed. Seems like z=1000 or more may not be confirmed, certainly not confirmed using the same method as GN-z11 redshift.

1000, it is based on the plasma black body temperature then (T

3,000 K) and the CMB black body temperature now (T

3 K) - the photons in the spectra have been stretched a factor 1,000 during their travel due to the universe having expanded that much. It is done by observing spectra, even if they have no spectroscopic lines. (But technically the many antenna filters in the Planck observatory did a spectroscopic decomposition, so again, your terminological mileage may vary.)

In any case, this result will most likely be met with the same shrug I gave it. Maybe the tension will be over 5 sigma when they go another round of data collection, maybe not. Maybe they can integrate more data and be more convincing, maybe not. Maybe a 10 % nonuniformity is problematic, maybe not. (I don't think they studied that.)

You know rod, the Department of Cosmology's rec room has a dart board, with your picture on it. Have heard it is used quite frequently!

I don't recall any of these posts mentioning Dark Energy (DE) - probably not required from the debate perspective. It would seem that DE, which was "invented" to explain increasing in expansion rate, would have to be asymmetric in its distribution if this new interpretation is correct. I suspect this is why it suggests that the hypothesis of DE and/or the entire BB needs re-evaluation. After all, BB cosmology is based on symmetry in all aspects, unless I am mistaken. Of course there could always be some other form of matter/energy we are unaware of, or have not yet invented, on which the expansion is superimposed, which imparts asymmetry (if this story is accurate).

In one of the greatest understatements I ever read, from the article :

"Dark energy's "baffling nature has not yet allowed astrophysicists to understand it properly," Migkas wrote. "Therefore, assuming it to be isotropic is almost a leap of faith for now. This highlights the urgent need to investigate if today's universe is isotropic or not.""

Assuming it is real, anything but isotropic DE would need a leap in faith, since it is presumed to be the largest part of the mass-energy of the universe. If it is not isotropic, someone has some very serious explaining to do, or so it seems to me.

Just watch out for rod. The dart board only gives him more ammo for counter-attacks. Have at 'em.

Do I sound like early-stage dementia, or is the physics getting jumbled up by data overload?

On the contrary, few cosmologists entertain these notions, it is all in the public meme sector. The statement you refer to is a severe overstatement as far as I can see, dark energy nature is not baffling as much as its value was (and there are explanations for that now), and cosmological homogeneity and isotropy has been well studied from the start of modern cosmology.

I refer to Wikipedia om the history of dark energy and to my comment on the isotropy results in context.

Of course, the expansion is not isotropic because its theoretical base - Einstein's relativity is wrong. Firstly, it should not be called the expansion of "the universe", but the expansion of the visible part of the universe because we can never claim anything about the entire universe which is defined as the collection of everything without boundaries.

Secondly, Einstein's relativity has already been disproved both theoretically and experimentally (see https://www.researchgate.net/publication/297527784_Challenge_to_the_Special_Theory_of_Relativity ). The most well-known experimental evidence is that the time of GPS is absolute because all atomic clocks on the GPS satellites are synchronized to show the same absolute time relative to all reference frames (ground, each satellite, etc), while special relativity tells us that time is relative and clocks can never be synchronized relative to more than one inertial reference frame. Therefore, time is absolute without beginning and end, and independent of the three dimensional space which does not have boundaries. It is non-sense to talk about the age of the universe. At most, we can only talk about the time from the beginning of the current expansion of the visible part of the universe.

Thirdly, the visible part of the universe is a collection of celestial objects (galaxies, clusters of galaxies, etc) which seem in a process of periodical cycles of implosion driven by gravitation and explosion driven by the pressure of aether. It seems that we are currently in the accelerating expansion stage of an explosion. Just like the explosion of a bomb, the expansion of the visible part of the universe should never be isotropic.

No other theory for gravity has stood up as well as Einstein's general relativity, which is why relativistic LCDM is reigning. The contenders are mostly dead: https://www.quantamagazine.org/troubled-times-for-alternatives-to-einsteins-theory-of-gravity-20180430/ .

"New observations of extreme astrophysical systems have “brutally and pitilessly murdered” attempts to replace Einstein’s general theory of relativity."

"Many researchers knew that the merger would be a big deal, but a lot of them simply “hadn’t understood their theories were on the brink of demise,” he later wrote in an email. In Saclay, he read them the last rites. “That conference was like a funeral where we were breaking the news to some attendees.”"

Your points are really not problematic for cosmology.

- LCDM models the entire universe, since 1) there is no known reason not to and 2) it is more likely compared to any constrained version in a likelihood ratio test.
- Your reference is self promotion. It is an essay of "examination" in something that looks like a shoddy philosophical journal (refers to "views" rather than to references and testing), not a research paper. It's possibly even a predatory "journal" since it is been discontinued from data bases several times https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_Essays ] and is now listed in "Emerging Sources Citation index" which is described as containing predatory journals https://en.wikipedia.org/wiki/Emerging_Sources_Citation_Index ]. And I note, it isn't describing relativity at all, since it doesn't use the defining property of clocks - frequency stability. See more on that in ty2010b comment.
- The last claim of error in relativity doesn't seem to make any sense, especially in relation to relativity (which famously has no "aether"). It all depends on scale - galaxies are too small to affect cosmology, galaxy clusters lives in cosmic filaments that are still condensing from gravity over time, the universe is and has always been expanding - so it is hard to extract any overall "cycles". Except on universe scale, which as I noted has none. LCDM says it can't have cycles with the content of our universe being as it is (the inner state decides expansion rates), and all our observations agree.

To sum up, you propose to replace the last century of well founded, well tested physics advance with a non founded claim that Newtonian physics is better (it isn't - it is more restricted), and an erroneous understanding of universe expansion: the universe is expanding in every volume, so it can't have a center or be "an explosion". As they say, big bang was a point in time, not a point in space. It is impossible to make that switch back, it can't explain what we see. C.f. how you don't make sense in regards to cosmological expansion, or to the universal speed limit (light speed in vacuum).

T, surely you would not want this to be an echo chamber. What would you debate? My advisor told me early on to always listen to potential variations from your own ideas and models. No one can be right about everything!

And could you be as brief as possible (sparing your time) about "On the contrary, few cosmologists entertain these notions, it is all in the public meme sector. "? Like maybe top five on your hit list of meme nonsense.


Must all galaxies in a galaxy cluster have the same expansion rate? - Astronomi

Why do we care so much about finding distances in astronomy? If we know the distance to a star, we can determine its luminosity and mass. We can then discover a correlation between luminosity, mass, and temperature for main sequence stars that our physical theories must account for. Finding distances to stellar explosions like planetary nebulae and supernovae enables us to find the power needed to make the gaseous shells visible and how much was needed to eject them at the measured speeds. Stellar distances and distances to other gaseous nebulae are necessary for determining the mass distribution of our galaxy. We then have been able to discover that most of the mass in our Galaxy is not producing light of any kind and is in a dark halo around the visible parts of the Galaxy.

Finding distances to other galaxies enables us to find their mass, luminosity, and star formation history among other things. We're better able to hone in on what is going on in some very active galactic cores and also how much dark matter is distributed among and between galaxy cluster members. From galaxy distances, we're also able to answer some cosmological questions like the large-scale geometry of space, the density of the universe needed to stop the expansion (called W [``Omega'']), age of the universe, and whether or not the universe will be expanding. The cosmological questions will be discussed fully in the next chapter on cosmology. This is only a quick overview of the reasons for distance measurements and is by ingen means an exhaustive list of reasons why we care about distance measurements.

Now let's take a look at the distance scale ladder. The bottom foundational rung of the ladder is the most accurate and the most certain of all the distance determination methods. As we climb upward, each rung depends on the previous rung and is less certain than the previous one.

Rung 1: The Astronomical Unit

Rung 2: Geometric Methods

Rung 3: Main Sequence Fitting and Spectroscopic Parallax

The entire main sequence of a cluster is used in the same way to find the distance to the cluster. We first plot the cluster's main-sequence on a color-magnitude diagram with apparent magnitudes, not absolute magnitude. We find how far the unknown main sequence needs to be shifted vertically along the magnitude axis to match the calibrated main sequence.

The age of the cluster affects the main sequence. An older cluster has only fainter stars left on the main sequence. Also, stars on the main sequence brighten slightly at a constant temperature as they age so they move slightly vertically on the main sequence. We must model the main sequence evolution to get back to the Zero-Age Main Sequence. This method assumes that all Zero-Age main sequence stars of a given temperature (and, hence, mass) start at the same luminosity. These methods can be used to find distances out to 50 kiloparsecs.

Rung 4: Period-Luminosity Relation for Variable Stars

RR-Lyrae have the same time-averaged luminosity (about 49 solar luminosities or an absolute magnitude MV = +0.6). They pulsate with periods < 1 day. Cepheids pulsate with periods > 1 day. The longer the pulsation, the more luminous they are. There are two types of Cepheids: classical (brighter, type I) and W Virginis (fainter, type II). They have different light curve shapes. The period-luminosity relation enables us to find distances out to 4 megaparsecs (40 megaparsecs with the Hubble Space Telescope).

Rung 5a: Galaxy Luminosity vs. Another Bright Feature

Rung 5b: Luminosity or Size of Bright Feature

Rung 6: Galaxy Luminosity and Inverse Square Law

Det Hubble law relates a galaxy's recession (expansion) speed with its distance: speed = Ho distance. the redshift is easy, but measuring the distance is not. We can calibrate the Hubble law using galaxies out to 500 megaparsecs.

Rung 7: Hubble Law

Rung 4 is the critical one now for the distance scale ladder. With the fixed Hubble Space Telescope, we are able to use the Cepheid P-L relation out to distances ten times further than what we can do now on the ground. The ground measurements of the Hubble constant are 50--100 km/sec/Mpc (a factor of two in range!). With Cepheid observations at farther away distances, we're able to constrain its value to 75 - 85 km/sec/Mpc. The value of 1/Ho is a rough upper limit on the age of the universe (assuming constant recession speeds!). The new Hubble constant measurements are implying an universe age of only 12 - 13 billion years. This is in conflict with the ages derived for the oldest stars (found in globular clusters) of about 15 - 16 billion years. Right now, there is a lot more confidence in the age determinations for the oldest stars than for the age of the universe. This is because we are still quite uncertain as to the history of the expansion speeds and what all can affect the expansion speed. So the recent Hubble Space Telescope distance measurements have forced astronomers to attack the deficiencies in the theory of the universe expansion.

Recent very accurate parallax measurements from the Hipparcos satellite call for revisions in the calibration of the Cepheid period-luminosity relation and the distances to globular clusters that may slightly lower the derived ages for the globular clusters and slightly increase the derived age of the universe enough so the globular cluster ages may just fit under the universe age boundary. Stay tuned for more late-breaking announcements!

Review Questions

  1. Why is finding accurate extragalactic distances so important?
  2. What are the more accurate or more certain ways to measure distances? What are the less accurate (less certain) ways to measure distances? What assumptions do we make when using the less certain techniques?
  3. What is the ? What two things does it relate? Why is it important?

Go to Astronomy Notes beginning

Go to Astronomy 1 homepage

last update: 03 December 1997

(661) 395-4526
Bakersfield College
Physical Science Dept.
1801 Panorama Drive
Bakersfield, CA 93305-1219


Research Box Title

A survey of galaxy clusters by NASA's Hubble Space Telescope has found what could be some of the most distant clusters ever seen. If the distances and masses of the clusters are confirmed by ground-based telescopes, the survey may hold clues to how galaxies quickly formed into massive large-scale structures after the Big Bang, and what that may mean for the eventual fate of the universe.

According to theoretical models, if the clusters turn out to be massive and very distant, it could imply that the cosmos does not contain enough matter for gravity to stop the expansion of the universe. These models predict that such a low-density universe would have built most of its galaxy clusters long ago.

About 10 to 20 of the farthest clusters in the Hubble survey may be over seven billion light years away, which means that the clusters, and their populations of tens or perhaps hundreds of galaxies each, were fully assembled early in the history of the universe.

Present distance estimates are based on the colors of the galaxies in each cluster. The redder the overall cluster appears, the more distant it is, an assumption based on the apparent reddening of light - known as red shift - as stars and galaxies move away from us at high speeds. The distances can be more accurately measured using a spectrograph attached to a ground-based telescope.

The Hubble survey contains 92 new clusters uncovered during a six-year sky survey known as the Medium Deep Survey, led by a team of astronomers now at Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA.

The project has been led by Professor Richard Griffiths and senior scientist Dr. Kavan Ratnatunga. The catalog samples an area of the sky that is small, but scattered over 300 random directions.

The clusters were found using an automated procedure developed by the Carnegie Mellon team. They first identified large elliptical galaxies in random fields taken by Hubble. Next, an automated procedure was used to search statistically for an over-abundance of galaxies around the large elliptical galaxies. The assumption is that the excess galaxies all belong to the same cluster. This procedure helped to discriminate clusters against the field galaxy population which is smoothly distributed across the sky

Major new telescopes must be used to study these clusters to measure their distances.

The Hubble observations will be published in the Astronomical Journal. The research team members are: E. J. Ostrander K. U. Ratnatunga and R. E. Griffiths, Department of Physics, Carnegie Mellon University.

The Space Telescope Science Institute is operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) for NASA, under contract with the Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Hubble-rumteleskopet er et projekt med internationalt samarbejde mellem NASA og Den Europæiske Rumorganisation (ESA).

Credits:K. Ratnatunga, R. Griffiths (Carnegie Mellon University), and NASA


Rethinking Cosmology: The Universe's Expansion May Not Be Uniform

Astronomers have assumed for decades that the Universe is expanding at the same rate in all directions. A new study based on data from ESA's XMM-Newton, NASA's Chandra and the German-led ROSAT X-ray observatories suggests this key premise of cosmology might be wrong.

Konstantinos Migkas, a PhD researcher in astronomy and astrophysics at the University of Bonn, Germany, and his supervisor Thomas Reiprich originally set out to verify a new method that would enable astronomers to test the so-called isotropy hypothesis. According to this assumption, the Universe has, despite some local differences, the same properties in each direction on the large scale.

Widely accepted as a consequence of well-established fundamental physics, the hypothesis has been supported by observations of the cosmic microwave background (CMB). A direct remnant of the Big Bang, the CMB reflects the state of the Universe as it was in its infancy, at only 380 000 years of age. The CMB's uniform distribution in the sky suggests that in those early days the Universe must have been expanding rapidly and at the same rate in all directions.

In today's Universe, however, this may no longer be true.

"Together with colleagues from the University of Bonn and Harvard University, we looked at the behaviour of over 800 galaxy clusters in the present Universe," says Konstantinos. "If the isotropy hypothesis was correct, the properties of the clusters would be uniform across the sky. But we actually saw significant differences."

The astronomers used X-ray temperature measurements of the extremely hot gas that pervades the clusters and compared the data with how bright the clusters appear in the sky. Clusters of the same temperature and located at a similar distance should appear similarly bright. But that is not what the astronomers observed.

"We saw that clusters with the same properties, with similar temperatures, appeared to be less bright than what we would expect in one direction of the sky, and brighter than expected in another direction," says Thomas. "The difference was quite significant, around 30 per cent. These differences are not random but have a clear pattern depending on the direction in which we observed in the sky."

Before challenging the widely accepted cosmology model, which provides the basis for estimating the cluster distances, Konstantinos and colleagues first looked at other possible explanations. Perhaps, there could be undetected gas or dust clouds obscuring the view and making clusters in a certain area appear dimmer. The data, however, do not support this scenario.

In some regions of space the distribution of clusters could be affected by bulk flows, large-scale motions of matter caused by the gravitational pull of extremely massive structures such as large cluster groups. This hypothesis, however, also seems unlikely. Konstantinos adds that the findings took the team by surprise.

"If the Universe is truly anisotropic, even if only in the past few billion years, that would mean a huge paradigm shift because the direction of every object would have to be taken into account when we analyse their properties," he says. "For example, today, we estimate the distance of very distant objects in the Universe by applying a set of cosmological parameters and equations. We believe that these parameters are the same everywhere. But if our conclusions are right than that would not be the case and we would have to revisit all our previous conclusions."

"This is a hugely fascinating result," comments Norbert Schartel, XMM-Newton project scientist at ESA. "Previous studies have suggested that the present Universe might not be expanding evenly in all directions, but this result - the first time such a test has been performed with galaxy clusters in X-rays - has a much greater significance, and also reveals a great potential for future investigations."

The scientists speculate this possibly uneven effect on cosmic expansion might be caused by dark energy, the mysterious component of the cosmos which accounts for the majority - around 69% - of its overall energy. Very little is known about dark energy today, except that it appears to have been accelerating the expansion of the Universe in the past few billion years.

ESA's upcoming telescope Euclid, designed to image billions of galaxies and scrutinise the expansion of the cosmos, its acceleration and the nature of dark energy, might help solve this mystery in the future.

"The findings are really interesting but the sample included in the study is still relatively small to draw such profound conclusions," says René Laureijs, Euclid project scientist at ESA. "This is the best one could do with the available data, but if we were to really re-think the widely accepted cosmological model, we would need more data."

And Euclid might do exactly that. The spacecraft, to be launched in 2022, might not only find evidence that dark energy is really stretching the Universe unevenly in different directions, it will also enable the scientists to gather more data on the properties of a large amount of galaxy clusters, which might support or disprove the current findings.

Further data will also come soon from the X-ray eROSITA instrument, built by the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. The instrument, aboard the recently launched German-Russian satellite Spektr-RG, will conduct the first all-sky survey in medium energy X-rays, focusing on the discovery of tens of thousands previously unknown galaxy clusters and active galactic centres.

'Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX−Tscaling relation' by K. Migkas et al. (2020) is published in Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/201936602).


Must all galaxies in a galaxy cluster have the same expansion rate? - Astronomi

If a cluster of galaxies today is observed at a net redshift of, say z=0.20 and the observed diameter of the cluster is x Megaparsecs, way out in the future if the net redshift of the same cluster is measured to be z=0.22 (due to the cosmic expansion) would its observed diameter still be x Megaparsecs? I know that the motions of the member galaxies of a cluster are described by Newtonian Mechanics and the actual diameters will not change but what would we observe from our rest frame here on earth as far as redshift versus apparent cluster diameter?

My inability to find an answer to the above arises from the fact that within a cluster most of the spacetime is void of light emitting baryonic matter, and how would, then, this seemingly "empty" space appear to us in the face of an expanding universe?

The answer to your question is "more or less yes". The reason is that in a cluster of galaxies, the mutual gravity between the various galaxies is able to overcome the cosmic expansion and hang on together as a gravitationally bound system. Thus within the cluster, the galaxies will not be expanding away from each other. Instead their motions will be governed by the complex gravitational potential of the cluster itself.

As a simple example of this, the Andromeda spiral galaxy, which is a member of the local group along with the Milky Way is currently coming towards us rather than receding from us as it should be if its motion is dominated by cosmic expansion. Here again, because the members of a group are gravitationally bound, they will not obey cosmic expansion.

Technically, the speeds of individual galaxies in a cluster other then the joint recession (since the cluster as a whole is receding away from us due to expansion) are called "peculiar velocities". Our own galaxy is falling towards the Virgo cluster at the current moment. So, a cluster will more or less retain its size rather than expand with the expansion of the Universe. As a result, when the cluster gets farther away from us, only its angular size will decrease.

This page was last updated on June 27, 2015

Om forfatteren

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep byggede en ny modtager til Arecibo radioteleskopet, der fungerer mellem 6 og 8 GHz. Han studerer 6,7 GHz methanolmasere i vores Galaxy. Disse masere forekommer på steder, hvor massive stjerner fødes. Han fik sin ph.d. fra Cornell i januar 2007 og var postdoktor ved Max Planck Insitute for Radio Astronomy i Tyskland. Derefter arbejdede han på Institut for Astronomi ved University of Hawaii som submillimeter postdoktor. Jagadheep er i øjeblikket på Indian Institute of Space Scence and Technology.


Se videoen: 5 ting du skal vide om: Galakser (December 2022).