Новая карта темной материи, созданная искусственным интеллектом, показывает ранее не обнаруженные нитевидные структуры, соединяющие галактики.
Ключевые выводы
- Ученые используют искусственный интеллект для создания новой карты темной материи в локальной вселенной.
- Точность карты может привести к новому пониманию темной материи и будущего нашей Вселенной.
- Карта содержит ранее неизвестные «скрытые мосты», соединяющие галактики.
Новая карта, полученная с помощью искусственного интеллекта, показывает ранее неизвестные «мосты», связывающие галактики в локальной вселенной. Мосты имеют форму нитевидных структур. Ученые надеются, что их карта, опубликованная вместе с их статьей в Astrophysical Journal, поможет по-новому взглянуть на темную материю и историю нашей Вселенной.
Хотя принято считать, что темная материя составляет 80 процентов всей материи во Вселенной, ее было трудно найти. Однако ученые сделали много выводов о существовании и поведении темной материи, наблюдая ее гравитационное воздействие на другие космические объекты.
Вселенная имеет скелет темной материи
Космологи считают, что темная материя служит нитевидным скелетом космической паутины, которая, в свою очередь, составляет крупномасштабную структуру Вселенной, частично контролирующую движение галактик и других космических систем.
Хотя еще не доказана возможность прямого измерения того, как темная материя распределяется в нашей локальной вселенной, международная группа исследователей использовала ИИ для создания новой карты. Астрономы объясняют, что «местная вселенная», в которую входят и мы, представляет собой область радиусом около 1 миллиарда световых лет, где галактики и связанные с ними космические объекты «по существу заморожены в своих нынешних конфигурациях», а эффекты космической эволюции незначительны.
«По иронии судьбы, гораздо проще изучать распределение темной материи гораздо дальше, потому что она отражает очень далекое прошлое, которое гораздо менее сложно», - сказал один из авторов исследования, доцент Донхуи Чон. астрономии и астрофизики в штате Пенсильвания. «Со временем, по мере того, как крупномасштабная структура Вселенной росла, сложность Вселенной увеличивалась, поэтому проводить локальные измерения темной материи по своей природе все труднее».
Создание лучшей карты темной материи
Космические веб-карты, созданные ранее, основывались на моделировании 13,8-миллиардной эволюции Вселенной от ранних стадий до наших дней. Такие усилия требовали огромного количества вычислений и еще не давали точных представлений о локальной вселенной, что побудило исследователей разработать новый подход. Для новой карты они сосредоточились на использовании машинного обучения для создания модели, основанной на распределении и движении галактик. Это позволило им оценить, как распределена темная материя.
ИИ обучался на смоделированных галактиках, подобных Млечному Пути, с использованием Illustris-TNG - продолжающейся серии симуляций, в которых используются галактики, темная материя, газы и другая материя.
Джон объяснил, что если вы вводите в модель определенную информацию, она может заполнить пробелы, полагаясь на то, что она уже обработала. Далее ученые подтвердили картирование, применив его к реальным локальным данным о галактиках из каталога Cosmicflows-3 с информацией о расстоянии почти 18 тысяч галактик.
Скрытые мосты
На полученной карте показаны основные структуры нашей локальной вселенной, такие как «местный лист», который содержит Млечный Путь. Также представлены близлежащие галактики и «местный войд» - близлежащая область пустого пространства. Более того, карта позволила исследователям обнаружить новые структуры. В частности, они надеются более глубоко изучить обнаруженные ими небольшие нитевидные структуры, которые, по-видимому, связывают галактики. Чон называл их «скрытыми мостами».
Джон считает, что эти нити могут дать представление о будущем нашей галактики. Один конкретный вопрос, который следует отметить, заключается в том, столкнется ли Млечный Путь в конечном итоге с галактикой Андромеды.
«Поскольку темная материя доминирует в динамике Вселенной, она в основном определяет нашу судьбу», - поделился Чон. «Поэтому мы можем попросить компьютер развить карту в течение миллиардов лет, чтобы увидеть, что произойдет в локальной вселенной. И мы можем развить модель в прошлое, чтобы понять историю нашего космического соседства».
Для повышения точности карты потребуются дальнейшие исследования, включающие данные о галактиках из новых астрономических обзоров.