Sebuah studi yang baru diterbitkan memungkinkan distribusi halo materi gelap diprediksi lebih akurat dengan menggunakan perbandingan mendetail antara teori dan simulasi.
Para peneliti di Kavli IPMU dan kolaboratornya telah mengungkapkan bahwa mempertimbangkan efek lingkungan seperti gaya pasang surut gravitasi yang tersebar dalam skala yang jauh lebih besar daripada gugus galaksi sangat diperlukan untuk menjelaskan distribusi dan evolusi halo materi gelap di sekitar galaksi. Perbandingan terperinci antara teori dan simulasi memungkinkan pekerjaan ini. Hasil penelitian ini, yang dipublikasikan di Physical Review D sebagai Saran Editor, berkontribusi untuk pemahaman yang lebih baik tentang fisika dasar alam semesta.
Dalam skenario standar pembentukan struktur kosmik, materi gelap, yang memiliki anggaran energi di alam semesta kira-kira lima kali lebih besar daripada materi biasa (misalnya atom), pertama-tama berkumpul secara gravitasi untuk membentuk wilayah padat, sehingga- disebut halo materi gelap. Kemudian lingkaran cahaya materi gelap ini menarik gas atom dan akhirnya membentuk bintang dan galaksi. Oleh karena itu, untuk mengekstrak informasi kosmologis dari peta galaksi tiga dimensi yang diamati di SDSS BOSS, proyek SuMIRe, dll., penting untuk memahami bagaimana pengelompokan halo materi gelap berevolusi secara gravitasi sepanjang sejarah kosmik. (Ini disebut sebagai masalah bias halo.)
“Berbagai studi telah menjelaskan halo bias secara teoritis,” kata Teppei Okumura, seorang peneliti proyek yang terlibat dalam studi dari Kavli IPMU. “Namun, tidak satupun dari mereka mereproduksi hasil simulasi dengan baik. Jadi, kami memperluas studi sebelumnya yang dimotivasi oleh argumen simetri matematis dan memeriksa apakah ekstensi kami berhasil.”
Para penulis menunjukkan bahwa istilah nonlokal tingkat tinggi yang berasal dari efek lingkungan seperti gaya pasang surut gravitasi harus diperhitungkan untuk menjelaskan bias halo dalam simulasi. Mereka juga mengkonfirmasi bahwa ukuran efek sangat sesuai dengan prediksi teoretis sederhana.
“Hasil penelitian kami memungkinkan distribusi halo materi gelap diprediksi lebih akurat dengan mempertimbangkan secara tepat istilah tingkat tinggi yang terlewatkan dalam literatur,” kata Shun Saito, peneliti utama studi dari Kavli IPMU. “Model kami yang disempurnakan telah diterapkan pada analisis data aktual dalam proyek BOSS. Studi ini tentunya meningkatkan pengukuran sifat energi gelap atau massa neutrino. Oleh karena itu, ini telah menghasilkan pemahaman yang lebih baik tentang fisika dasar alam semesta.”
Publikasi : Shun Saito, et al., “Memahami bias halo nonlokal tingkat tinggi pada skala besar dengan menggabungkan spektrum daya dengan bispektrum,” Phys. Rev.D 90, 123522, 2014; doi:10.1103/PhysRevD.90.123522
PDF Salinan Studi : Memahami bias halo nonlokal tingkat tinggi pada skala besar dengan menggabungkan spektrum daya dengan bispektrum
Gambar: Institut Kavli untuk Fisika dan Matematika Alam Semesta
