早期宇宙中的泰坦尼克星系团碰撞挑战了标准宇宙学

包括圣安德鲁斯大学物理学家在内的国际天文学家小组的一项新研究表明，根据宇宙学的标准理论，当宇宙年龄只有当前年龄的一半时，两个巨大星系团的碰撞本不应该发生。

根据宇宙学的Lambda冷暗物质(ΛCDM)标准模型，星系首先形成，然后才组合成更大的星系团。因此，星系团应该需要很长时间才能出现在宇宙场景中。这项发表在《天体物理学杂志》上的新研究对这一观点提出了挑战，它表明，当宇宙年龄只有当前年龄的一半左右时，两个极大的星系团以非常高的速度相撞。

所讨论的星团对被称为“ElGordo”——西班牙语中的意思是“胖子”——这个名字很贴切，因为它的质量约为太阳的2000万亿倍(2后面跟着15个零)。这项新研究使用了对其质量的更新估计，该估计更加精确。这消除了同一作者早期研究中的一个主要不确定性来源，即ElGordo对ΛCDM的问题有多大。

质量是通过背景星系光线的偏转来估计的，由于埃尔戈多的引力，背景星系的形状看起来扭曲了——有点像放大镜。这种“弱透镜”质量是使用哈勃太空望远镜获得的，但与詹姆斯·韦伯太空望远镜和其他使用其他方法的研究的最新结果一致。质量现在有10%的适度不确定性。

这项研究由波恩大学的博士生ElenaAsencio领导，利用之前发表的详细相互作用模拟来估计星团碰撞的速度。然后，作者搜索了一个不太详细的宇宙学ΛCDM模拟，覆盖了一个非常大的体积，以寻找模拟的星团对。目的是计算其中有多少与碰撞前不久埃尔戈多的情况大致相似。这是通过一种创新的“光锥断层扫描”方法完成的，该方法认为，当结构较少时，可以在更早的时间里看到更远的物体。

结果表明，对于任何可能的碰撞速度，ΛCDM的张力都非常严重。此外，埃尔戈多质量中剩余的不确定性不再发挥重要作用。

埃琳娜说：“埃尔戈多的最新质量估计发布后，我们之前的研究结果受到了一些科学家的质疑，结果略低。这确实减少了ΛCDM的张力，但对于任何可能的碰撞速度仍然非常重要。数百次详细的模拟表明，ElGordo看起来不像照片中那样，碰撞速度要慢得多，而ΛCDM中可能会出现这种碰撞速度。”

虽然可以通过更快速的碰撞获得看起来像ElGordo的模拟，但这种事件在ΛCDM中太罕见了。这是因为在宇宙历史的如此早期阶段，在惊人的距离内发现两个如此巨大的星团是非常不寻常的。进一步要求它们高速相向会增加可信度。新的研究和更精确的质量测量可能会导致人们更加努力地模拟埃尔戈多，以更好地了解这个神秘的物体。

ElGordo并不是与ΛCDM发生集群冲突的唯一例子。圣安德鲁斯物理与天文学学院的IndranilBanik博士开发了该项目中使用的统计分析，他说：“子弹星团是两个星系团之间高能碰撞的另一个例子，尽管是在较晚的时代。与ElGordo结合起来，ΛCDM的情况变得更糟。我们的研究中还提到了其他几个已知的例子。”

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