_ O înțelegere mai precisă a energiei întunecate realizat folosind AI

O echipă de cercetare condusă de UCL a folosit tehnici de inteligență artificială (AI) pentru a deduce influența și proprietățile energiei întunecate mai precis dintr-o hartă a materiei întunecate și vizibile din univers care acoperă ultimele 7 miliarde de ani.

Studiul, înaintat Monthly Notices of the Royal Astronomical Society și disponibil pe serverul arXiv preprint, a fost realizat prin colaborarea Dark Energy Survey. Cercetătorii au dublat precizia cu care caracteristicile cheie ale universului, inclusiv densitatea globală a energiei întunecate, ar putea fi deduse din hartă.

Această precizie sporită le permite cercetătorilor să excludă modele ale universului care ar putea anterior au fost imaginabile.

Energia întunecată este forța misterioasă care accelerează expansiunea universului și se crede că reprezintă aproximativ 70% din conținutul universului (cu materie întunecată, lucruri invizibile a căror gravitație trage galaxiile, reprezentând 25%, iar materia normală doar 5%).

Autorul principal, Dr. Niall Jeffrey (UCL Physics & Astronomy) a spus: „Folosind AI pentru a învăța din universuri simulate pe computer, am crescut precizia estimările noastre ale proprietăților cheie ale universului cu un factor de doi.

„Pentru a obține această îmbunătățire fără aceste tehnici noi, am avea nevoie de patru ori mai multă cantitate de date. Acest lucru ar fi echivalent cu cartografierea altor 300 de milioane de galaxii.”

Coautorul Dr. Lorne Whiteway (UCL Physics & Astronomy) a spus: „Descoperirile noastre sunt în conformitate cu cea mai bună predicție actuală a energiei întunecate ca „constantă cosmologică” a cărei valoare nu variază în spațiu sau timp. Cu toate acestea, ele permit, de asemenea, flexibilitate pentru ca o explicație diferită să fie corectă. De exemplu, tot s-ar putea ca teoria noastră asupra gravitației să fie greșită.”

În conformitate cu analizele anterioare ale hărții Dark Energy Survey, publicată pentru prima dată în 2021, descoperirile sugerează că materia din univers este mai mult răspândit fără probleme – mai puțin noduros – decât ar prezice teoria relativității generale a lui Einstein. Cu toate acestea, discrepanța a fost mai puțin semnificativă pentru acest studiu în comparație cu analiza anterioară, deoarece barele de eroare erau mai mari.

The Dark. Harta Energy Survey a fost obținută printr-o metodă numită lentilă gravitațională slabă – adică, observând modul în care lumina din galaxiile îndepărtate a fost curbată de gravitația materiei intervenite în drumul său către Pământ.

Colaborarea a analizat distorsiunile în formele a 100 de milioane de galaxii pentru a deduce distribuția întregii materie, atât întunecată, cât și vizibilă, în prim-planul acelor galaxii. Harta rezultată a acoperit un sfert din cerul din emisfera sudică.

Pentru noua Studiul, cercetătorii au folosit supercalculatoare finanțate de guvernul Regatului Unit pentru a rula simulări ale diferitelor universuri pe baza datelor din harta materiei Dark Energy Survey. Fiecare simulare a avut un model matematic diferit al universului la baza ei.

Cercetătorii au creat hărți de materie din fiecare dintre aceste simulări. A fost folosit un model de învățare automată pentru a extrage informațiile din acele hărți care erau relevante pentru modelele cosmologice. Un al doilea instrument de învățare automată, învățând din numeroasele exemple de universuri simulate cu modele cosmologice diferite, a analizat datele reale observate și a dat șanse ca orice model cosmologic să fie adevăratul model al universului nostru.

Acest nou tehnica a permis cercetătorilor să folosească mult mai multe informații de pe hărți decât ar fi posibil cu metoda anterioară. Simulările au fost efectuate pe instalația DiRAC High Performance Computing (HPC).

Următoarea fază a proiectelor universului întunecat – inclusiv misiunea Agenției Spațiale Europene Euclid, lansată vara trecută – va crește foarte mult cantitatea de date pe care o avem despre structurile la scară largă ale universului, ajutând cercetătorii stabiliți dacă netezimea neașteptată a universului este un semn că modelele cosmologice actuale sunt greșite sau dacă există o altă explicație pentru aceasta.

În prezent, această netezime este în contradicție cu ceea ce ar fi prezis pe baza analizei cosmicului. fundal cu microunde (CMB) – lumina rămasă de la Big Bang.

Colaborarea Dark Energy Survey, al cărei membru fondator este UCL, este găzduită de Laboratorul Național de Accelerator Fermi al Departamentului Energiei din SUA. (Fermilab) și implică peste 400 de oameni de știință din 25 de instituții din șapte țări.

Colaborarea a catalogat sute de milioane de galaxii, folosind fotografii ale cerului nopții, realizate de camera Dark Energy de 570 de megapixeli, una dintre cele mai puternice camere digitale din lume, de peste șase ani (din 2013 până în 2019). Camera, al cărei corector optic a fost construit la UCL, este montată pe un telescop la Observatorul Inter-American Cerro Tololo din Chile al Fundației Naționale de Știință.

(Fluierul)