研究人员研究了100万个星系，试图找出宇宙的起源

最近发表在上的一项研究报告称，一组研究人员分析了100多万个星系，以探索当今宇宙结构的起源物理评论D作为编辑的建议。

直到今天，对宇宙微波背景(CMB)和大尺度结构(LSS)的精确观测和分析已经导致建立了宇宙的标准框架，即所谓的λCDM模型，其中冷暗物质(CDM)和暗能量(宇宙常数λ)是重要的特征。

这一模型表明，原始波动产生于宇宙之初，或早期宇宙中，这种波动充当了触发器，导致宇宙中所有事物的产生，包括恒星、星系、星系团及其在整个空间中的空间分布。

尽管它们在产生时非常小，但由于引力的拉力，波动会随着时间的推移而增长，最终形成一个致密的暗物质区域或晕。

然后，不同的光晕反复碰撞并相互融合，导致星系等天体的形成。

由于星系空间分布的性质受到最初创造它们的原始波动性质的强烈影响，因此一直在积极进行星系分布的统计分析，以通过观测探索原始波动的性质。

除此之外，分布在宇宙大范围内的星系形状的空间模式也反映了潜在的原始波动的性质。

然而，传统的大尺度结构分析只关注星系作为点的空间分布。

最近，研究人员开始研究星系形状，因为它不仅提供了额外的信息，还为原始波动的本质提供了一个不同的视角。

由当时的卡维利宇宙物理和数学研究所(卡维利IPMU)研究生栗田俊树(目前是马普天体物理研究所的博士后研究员)和卡维利IPMU大学教授高田雅博领导的一个研究小组开发了一种测量星系形状功率谱的方法，该方法通过结合星系空间分布的光谱数据和单个星系形状的成像数据，从星系形状模式中提取关键的统计信息。

研究人员同时分析了来自斯隆数字巡天(SDSS)的大约100万个星系的空间分布和形状模式，这是当今世界上最大的星系调查。

 

结果，他们成功地限制了为整个宇宙结构的形成埋下种子的原始波动的统计特性。

他们发现两个相距超过1亿光年的星系形状的方向在统计上有显著的一致性。

他们的结果表明，遥远星系之间存在相关性，这些星系的形成过程显然是独立的，且因果关系不相关。

“在这项研究中，我们能够通过对从大规模结构数据中获得的众多星系的‘形状’进行统计分析，对原始波动的属性施加约束。使用星系形状来探索早期宇宙物理的研究鲜有先例，研究过程从想法的构建和分析方法的发展到实际的数据分析，是一系列的反复试验。因此，我面临许多挑战。但是我很高兴我能够在博士课程期间完成它们。我相信这项成果将是利用星系形状开辟宇宙学新研究领域的第一步，”栗田说。

此外，对这些相关性的详细研究证实，它们与通货膨胀预测的相关性一致，并且没有表现出原始波动的非高斯特征。

“这项研究是俊树博士论文的成果。这是一项了不起的研究成就，我们开发了一种方法来验证使用星系形状和星系分布的宇宙学模型，将其应用于数据，然后测试膨胀的物理学。这是一个从未有人做过的研究课题，但他完成了所有三个步骤:理论、测量和应用。恭喜你!我非常自豪我们能够完成所有三个步骤。不幸的是，我没有发现新的暴胀物理学，但我们为未来的研究开辟了道路。我们可以期待使用斯巴鲁Prime Focus摄谱仪开辟进一步的研究领域，”高田说。

这项研究的方法和结果将允许研究人员在未来进一步测试通货膨胀理论。

这项研究的详细内容发表在10月31日的物理评论D作为编辑的建议。

来源: Materials provided by Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Toshiki Kurita, Masahiro Takada. Constraints on anisotropic primordial non-Gaussianity from intrinsic alignments of SDSS-III BOSS galaxies. Physical Review D, 2023; 108 (8) DOI: 10.1103/PhysRevD.108.083533