利用星系团速度弥散标度关系检验局部宇宙的各向同性

在标准宇宙学中，晚期宇宙被假定为统计上均匀且各向同性。然而，Migkas 等人（2021, arXiv:2103.13904）基于星系团的一项近期研究发现，哈勃常数 $H_0$ 在天空中存在约 $9\%$ 的表观空间变化。作者利用了各种宇宙学依赖的星系团性质与一个宇宙学无关的性质——即星系团内气体温度 $(T)$——之间的标度关系。$T$ 测量的位置依赖系统偏差在原理上可能导致对表观 $H_0$ 变化的过高估计。在本研究中，我们通过考察成员星系速度弥散与气体温度之间的标度关系 $(\sigma_\mathrm{v}-T)$ 来搜索定向 $T$ 测量偏差。此外，我们通过分析 X 射线光度与速度弥散 $(L_\mathrm{X}-\sigma_\mathrm{v})$ 以及 Sunyaev-Zeldovich 信号与速度弥散 $(Y_\mathrm{SZ}-\sigma_\mathrm{v})$ 之间的关系，独立于 $T$ 搜索表观 $H_0$ 角度变化。我们利用各向同性星系团样本的蒙特卡洛模拟来量化任何观测到的各向异性的统计显著性。我们未发现显著的定向 $T$ 测量偏差，且定向 $T$ 偏差导致先前观测到的 $H_0$ 各向异性的概率仅为 $0.002\%$。另一方面，通过对 $L_\mathrm{X}-\sigma_\mathrm{v}$ 和 $Y_\mathrm{SZ}-\sigma_\mathrm{v}$ 关系的联合分析，$H_0$ 的最大变化出现在方向 $(295^\circ\pm71^\circ, -30^\circ\pm71^\circ)$，统计显著性为 $3.64\sigma$，与 arXiv:2103.13904 完全一致。我们的发现利用一个新的独立星系团性质 $\sigma_\mathrm{v}$ 强有力地佐证了先前通过星系团标度关系检测到的空间各向异性。