Ο νέος χάρτης σκοτεινής ύλης δείχνει γέφυρες μεταξύ του Γαλαξία και των κοντινών γαλαξιών

Νέος χάρτης του Σκοτεινή ύλη Φτιαγμένο με Τεχνητή νοημοσύνη Αποκαλύπτει κρυμμένα νήματα αόρατων αντικειμένων που συνδέουν γαλαξίες.

Ο χάρτης εστιάζει στο τοπικό σύμπαν – τη γειτονιά γύρω από τον Γαλαξία μας Παρά την εγγύτητά του, είναι δύσκολο να χαρτογραφηθεί το τοπικό σύμπαν επειδή είναι γεμάτο με πολύπλοκες δομές φτιαγμένες από ορατή ύλη, δήλωσε ο Donghui Jeong, αστροφυσικός στο Penn State και επικεφαλής συγγραφέας της νέας έρευνας.

“Πρέπει να αναστρέψουμε τον μηχανισμό για να δούμε πού είναι η σκοτεινή ύλη κοιτάζοντας τους γαλαξίες”, δήλωσε ο Jeong στο Live Science.

Σχετιζομαι με: Μεγαλύτερες 11 αναπάντητες ερωτήσεις σχετικά με τη σκοτεινή ύλη

Σκοτεινή ύλη Είναι μια μυστηριώδης και αόρατη ουσία που αλληλεπιδρά με την ορατή ύλη βαρύτητα.

Μερικοί ερευνητές υποθέτουν ότι αυτή η αόρατη ύλη μπορεί να αποτελείται από αδύναμα αλληλεπιδρώντας ογκώδη σωματίδια, ή WIMP, τα οποία θα ήταν πολύ μεγάλα (για τα υποατομικά σωματίδια, ούτως ή άλλως) και ηλεκτρομαγνητικά ουδέτερα, για να αλληλεπιδράσουν με οτιδήποτε στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, όπως Φως.

Μια άλλη ιδέα με Μερικά πιθανά στοιχεία για να το υποστηρίξουν είναι ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείται από σωματίδια φωτός που ονομάζονται άξονες.

Όποια και αν είναι η σκοτεινή ύλη, τα ίχνη της μπορούν να ανιχνευθούν στις βαρυτικές δυνάμεις που διεισδύουν στο σύμπαν.

Ωστόσο, ο προσδιορισμός της αόρατης δύναμης βαρύτητας δεν είναι εύκολος.

Οι ερευνητές το κάνουν συνήθως εκτελώντας μεγάλες προσομοιώσεις υπολογιστών, ξεκινώντας με ένα μοντέλο του πρώιμου σύμπαντος και προχωρώντας γρήγορα μέσω δισεκατομμυρίων ετών επέκτασης και εξέλιξης της ορατής ύλης, συμπληρώνοντας κενά βαρύτητας για να καταλάβουμε πού και πού βρίσκεται η σκοτεινή ύλη. Πρέπει να είναι σήμερα. Αυτό απαιτεί μεγάλη υπολογιστική ισχύ και μεγάλο χρονικό διάστημα, είπε ο Jeong.

Αυτή η νέα μελέτη ακολουθεί μια διαφορετική προσέγγιση. Οι ερευνητές εκπαίδευσαν αρχικά ένα πρόγραμμα μηχανικής μάθησης σε χιλιάδες προσομοιώσεις υπολογιστών ορατής ύλης και σκοτεινής ύλης στο τοπικό σύμπαν.

μηχανική εκμάθηση Είναι μια τεχνική που είναι ιδιαίτερα ικανή να διαλέγει μοτίβα από μεγάλα σύνολα δεδομένων. Τα μοντέλα σύμπαντων στη μελέτη προήλθαν από ένα πολύπλοκο σύνολο προσομοιώσεων που ονομάζεται Illustris-TNG.

Μετά την εκπαίδευση του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης σε ένα δεύτερο σύνολο προσομοιώσεων σύμπαντος Illustris-TNG, οι ερευνητές το εφάρμοσαν σε δεδομένα πραγματικού κόσμου.

Χρησιμοποίησαν τον κατάλογο γαλαξιών Cosmicflows-3, ο οποίος περιέχει δεδομένα σχετικά με τη διανομή και την κίνηση της ορατής ύλης εντός 200 megafrets, ή 6,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός, του Γαλαξία μας. Αυτή η περιοχή περιέχει περισσότερους από 17.000 γαλαξίες.

(Hong et al., Astrophysical Journal, 2021)

πάνω από: Αυτοί οι χάρτες πυκνότητας – κάθε διατομή με διαφορετικές διαστάσεις – παράγουν εξέχοντα και γνωστά χαρακτηριστικά του σύμπαντος (με κόκκινο χρώμα) και αποκαλύπτουν επίσης μικρότερα νηματοειδή χαρακτηριστικά (κίτρινο) που λειτουργούν ως κρυφές γέφυρες μεταξύ γαλαξιών. Το Χ δείχνει τον Γαλαξία, ενώ τα βέλη δείχνουν την κίνηση του τοπικού σύμπαντος λόγω της βαρύτητας.

Το αποτέλεσμα ήταν ένας νέος χάρτης της σκοτεινής ύλης στο τοπικό σύμπαν και οι σχέσεις του με την ορατή ύλη.

Σε μια πολλά υποσχόμενη ανακάλυψη, ένας αλγόριθμος μηχανικής μάθησης αναπαράγει πολλά από τα γνωστά ή ύποπτα για τον Γαλαξία από κοσμικές προσομοιώσεις.

Αλλά πρότεινε επίσης νέα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένων μακρών κλώνων σκοτεινής ύλης που συνδέουν τους γαλαξίες γύρω από τον Γαλαξία.

Ο Τζονγκ είπε ότι αυτό είναι σημαντικό για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι γαλαξίες κινούνται με την πάροδο του χρόνου.

Για παράδειγμα, οι γαλαξίες του Γαλαξία και της Ανδρομέδας αναμένεται να συγκρουστούν μεταξύ τους εντός 4,5 δισεκατομμυρίων ετών.

Η κατανόηση του ρόλου της τοπικής σκοτεινής ύλης σε αυτήν τη σύγκρουση μπορεί να βοηθήσει με μεγαλύτερη ακρίβεια στην αντιμετώπιση του τρόπου και του πότε θα πραγματοποιηθεί αυτή η συγχώνευση – και άλλες -.

“Τώρα που γνωρίζουμε την κατανομή της σκοτεινής ύλης, μπορούμε να υπολογίσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια την επιτάχυνση που θα μετακινήσει τους γαλαξίες γύρω μας”, δήλωσε ο Jeong.

Η έρευνα εμφανίστηκε στις 26 Μαΐου το Αστροφυσικό περιοδικό مجلة.

Σχετικό περιεχόμενο:

6 τρόποι αλλαγής της σκοτεινής ύλης

Μεγαλύτερες 11 αναπάντητες ερωτήσεις σχετικά με τη σκοτεινή ύλη

18 Μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια στη Φυσική

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά από Ζωντανή επιστήμη. Διαβάστε το Το αρχικό άρθρο είναι εδώ.