星系团的形成中的集体偏离效应

↗↗↗ 点击上方“唧唧堂”关注各学科最新最热研究推荐论文解读

发现关注更多研究和研究人，请访问唧唧堂网站

www.jijitang.com

文章首发于唧唧堂网站，作者：唧唧堂研究人 王善钦

星系团（Galaxy clusters）是数十万星系在引力束缚之下结成的团体，是宇宙中被发现的最重的结构。

译者补充：下图为星系团IDCS J1426.5+3508（简称为“IDCS J1426”），质量为500万亿太阳质量，它形成时，宇宙年龄只有38亿岁（现在是138亿岁）。图来自哈勃望远镜官网，http://www./images/opo1602a/。此图颜色并非真实颜色。其中蓝色部分表示NASA的Chandra X射线望远镜观测到的X射线辐射，是不可见的，根据其能量分布给出了伪色图，绿色表示NASA/ESA的哈勃太空望远镜观测到的可见光，红色表示NASA的斯皮泽红外望远镜观测到的红外辐射，也是不可见的，根据辐射得到的伪色图。Chandra X射线望远镜的数据确定了它的质量并确认其质量中有90%位暗物质。

星系团IDCS J1426.5+3508的多色成像图（来源：NASA/ESA）

这些星系团被嵌在一个一个不可见的暗物质晕中。星系团与暗物质晕之间存在关联。暗物质晕保存着关于宇宙暗物质含量以及暗能量导致的加速膨胀的大量细节。

N体模拟得到的暗物质晕结构图（来源：wiki百科，Dark matter hale 词条）

传统上，宇宙学家仅通过计算星系团与暗物质晕的质量来预测与解释星系团的成团。

然而，理论研究与宇宙学模拟表明，在星系团形成的过程中，质量并非唯一决定因素。有一个被称为“集体偏离（assembly bias）”的东西也能够影响星系团成团，在研究星系团何时以及如何成团这些问题时，也必须考虑这个效应。

“模拟向我们表明，集体偏离效应是我们的图景的一部分，” 卡内基·梅隆大学的麦克威廉姆斯宇宙学中心（McWilliams Center for Cosmology）成员之一的Rachel Mandelbaum说, “在观测上确认这个，是我们理解星系与星系团的形成与演化的重要一部分。”

在当前的研究中，由[东京大学]科维里物理与数学研究所（the Kavli Institute for the Physics and Mathematics）的 Hironao Miyatake、Surhud More与Masahiro Takada领导的研究团队分析了来自斯隆数字巡天（the Sloan Digital Sky Survey）DR8星系表的观测数据。他们论证说，星系团中的星系何时何处聚集在一起影响了它与周围的暗物质环境的关系。

这些研究者根据每个星系团内的星系的空间分布，将近9000个星系团分为两类。其中一类中，星系向星系团中心汇集；另一类中，星系团中的星系比较分散。

他们接着用一个称为“引力透镜”的技术，表明，当两类星系团具有同样的质量时，他们与周围的环境的相互作用的方式相当不同（译者注：这意味着，质量并不是影响这种相互作用的唯一因素，星系团各成员之间的空间分布模式也有很大影响）。内部成员比较分散的星系团比起那些成员向中心汇集的星系团相比，彼此显著地容易成团。

“测量星系团在大尺度结构上彼此汇聚成团的方式，是现代宇宙学的一个关键。我们能够知道的是，质量不是成团的唯一因素,” Mandelbaum 说。

这个团队，包括了来自普林斯顿大学与亚利桑那大学的研究人员，将一篇论文发表于《物理评论快报》 （Physical Review Letters）。

日本科学促进会（The Japan Society for the Promotion of Science）, 日本世界顶级国际研究中心计划（the World Premier International Research Center Initiative）, FIRST项目（the FIRST program）,美国国家基金委（the National Science Foundation）, 美国航天局（NASA）与美国能源部支持了这个项目。

参考文献：

Evidence of Halo Assembly Bias in Massive Clusters

Hironao Miyatake, Surhud More, Masahiro Takada, David N. Spergel, Rachel Mandelbaum, Eli S. Rykoff, and Eduardo Rozo

Phys. Rev. Lett. 116, 041301 – Published 25 January 2016

唧唧堂研究人简介：王善钦

点击“原文阅读”，查看 王善钦 在唧唧堂所有论文推荐。