Karanlık Enerji Araştırması, Yapay Zeka ve simülasyon teknikleri aracılığıyla karanlık enerji ölçümlerinin hassasiyetini iki katına çıkararak Evren hakkındaki anlayışımızı geliştirdi ve Evrenin yapısına ve yeni kozmolojik modellere olan potansiyel ihtiyaca dair içgörüler sundu. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
UCL liderliğindeki bir araştırma ekibi, son yedi milyar yılı kapsayan Evrendeki karanlık ve görünür madde haritasından karanlık enerjinin etkisini ve özelliklerini daha kesin bir şekilde çıkarmak için yapay zeka (AI) tekniklerini kullandı.
Karanlık Enerji Araştırması işbirliğiyle yürütülen çalışma, karanlık enerjinin genel yoğunluğu da dahil olmak üzere Evrenin temel özelliklerinin haritadan çıkarılabileceği kesinliği iki katına çıkardı.
Bu artan hassasiyet, araştırmacıların daha önce akla gelebilecek Evren modellerini elemelerine olanak tanıyor.
Kozmik Anlayıştaki Gelişmeler
Karanlık enerji, Evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli güçtür ve Evrenin içeriğinin yaklaşık %70’ini oluşturduğu düşünülmektedir (karanlık madde, yerçekimi galaksileri çeken görünmez şeyler, %25’ini oluşturur ve normal madde sadece %5’ini oluşturur). ).
Başyazar Dr. Niall Jeffrey (UCL Fizik ve Astronomi) şunları söyledi: “Bilgisayarla simüle edilen evrenlerden öğrenmek için yapay zekayı kullanarak, Evrenin temel özelliklerine ilişkin tahminlerimizin kesinliğini iki kat artırdık.
“Bu yeni teknikler olmadan bu gelişmeyi sağlamak için dört kat daha fazla veriye ihtiyacımız olacak. Bu, başka bir 300 milyon galaksinin haritalandırılmasına eşdeğer olacaktır.”
Ortak yazar Dr. Lorne Whiteway (UCL Fizik ve Astronomi) şunları söyledi: “Bulgularımız, değeri uzaya veya zamana göre değişmeyen bir ‘kozmolojik sabit’ olarak karanlık enerjinin mevcut en iyi tahminiyle uyumludur. Ancak farklı bir açıklamanın doğru olması için de esneklik sağlarlar. Örneğin yerçekimi teorimiz hâlâ yanlış olabilir.”
Simüle edilmiş evrenlerden birinden türetilmiş bir madde haritası. Haritanın en açık renkli alanları karanlık maddenin en yoğun olduğu bölgeleri gösteriyor. Bunlar gökada üstkümelerine karşılık gelir. Koyu, neredeyse siyah lekeler kozmik boşluklardır, galaksi kümeleri arasındaki büyük boş alanlardır. Kredi bilgileri: Niall Jeffrey ve diğerleri
Kozmolojik Modellerin Geliştirilmesi
İlk olarak 2021’de yayınlanan Karanlık Enerji Araştırması haritasının önceki analizine uygun olarak bulgular, Evrendeki maddenin Einstein’ın genel görelilik teorisinin öngördüğünden daha düzgün bir şekilde yayıldığını, yani daha az topaklı olduğunu gösteriyor. Ancak hata çubukları daha büyük olduğundan, önceki analizle karşılaştırıldığında bu çalışma için tutarsızlık daha az anlamlıydı.
Karanlık Enerji Araştırması haritası, zayıf yerçekimsel mercekleme adı verilen bir yöntemle elde edildi; yani uzak galaksilerden gelen ışığın, Dünya’ya giderken araya giren maddenin yerçekimi tarafından nasıl büküldüğü görüldü.
İşbirliği, 100 milyon galaksinin şeklindeki bozulmaları analiz ederek, bu galaksilerin ön planındaki hem karanlık hem de görünür tüm maddenin dağılımını ortaya çıkardı. Ortaya çıkan harita Güney Yarımküre’deki gökyüzünün dörtte birini kapsıyordu.
Yeni çalışma için araştırmacılar, Karanlık Enerji Araştırması madde haritasından elde edilen verilere dayanarak farklı evrenlerin simülasyonlarını çalıştırmak için Birleşik Krallık hükümeti tarafından finanse edilen süper bilgisayarları kullandılar. Her simülasyonun, onu destekleyen evrenin farklı bir matematiksel modeli vardı.
Araştırmacılar bu simülasyonların her birinden madde haritaları oluşturdular. A makine öğrenme model, kozmolojik modellerle ilgili olan haritalardaki bilgileri çıkarmak için kullanıldı. Farklı kozmolojik modellere sahip simüle edilmiş evrenlerin birçok örneğinden öğrenen ikinci bir makine öğrenimi aracı, gözlemlenen gerçek verilere baktı ve herhangi bir kozmolojik modelin Evrenimizin gerçek modeli olma ihtimalini verdi.
Bu yeni teknik, araştırmacıların haritalardan önceki yöntemle mümkün olandan çok daha fazla bilgi kullanmasına olanak tanıdı.
Simülasyonlar, Birleşik Krallık Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi (STFC) tarafından finanse edilen DiRAC Yüksek Performanslı Bilgi İşlem (HPC) tesisinde gerçekleştirildi.
Kozmolojide Gelecek Araştırmaları
Geçtiğimiz yaz başlatılan Avrupa Uzay Ajansı (ESA) Euclid misyonu da dahil olmak üzere karanlık evren projelerinin bir sonraki aşaması, Evrenin büyük ölçekli yapıları hakkında sahip olduğumuz veri miktarını büyük ölçüde artıracak ve araştırmacıların evrenin beklenmedik düzgünlüğünün olup olmadığını belirlemesine yardımcı olacak. Evren, mevcut kozmolojik modellerin yanlış olduğuna veya bunun için başka bir açıklama olup olmadığına dair bir işarettir.
Şu anda bu pürüzsüzlük, kozmik mikrodalga arka plan ışımasının (CMB) (Kozmik Mikrodalga Arka Planı’ndan kalan ışık) analizine dayalı olarak tahmin edilenlerle çelişmektedir. Büyük patlama.
UCL’nin kurucu üyesi olduğu Karanlık Enerji Araştırması işbirliği, ABD Enerji Bakanlığı’nın Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı (Fermilab) tarafından düzenleniyor ve yedi ülkeden 25 kurumdan 400’den fazla bilim insanını içeriyor.
İşbirliği, dünyanın en güçlü dijital kameralarından biri olan 570 megapiksel Karanlık Enerji Kamerası tarafından altı yıl boyunca (2013’ten 2019’a kadar) çekilen gece gökyüzünün fotoğraflarını kullanarak yüz milyonlarca galaksiyi katalogladı. Optik düzelticisi UCL’de üretilen kamera, Ulusal Bilim Vakfı’nın Şili’deki Cerro Tololo Amerikalararası Gözlemevi’ndeki bir teleskopun üzerine monte ediliyor.
Referans: “Karanlık Enerji Araştırması 3. Yıl sonuçları: zayıf mercekli harita istatistiklerinin sinirsel sıkıştırılmasıyla olasılıksız, simülasyona dayalı wCDM çıkarımı”, yazan: N. Jeffrey, L. Whiteway, M. Gatti, J. Williamson, J. Alsing, A. Porredon, J. Prat, C. Doux, B. Jain, C. Chang, T.-Y. Cheng, T. Kacprzak, P. Lemos, A. Alarcon, A. Amon, K. Bechtol, MR Becker, GM Bernstein, A. Campos, A. Carnero Rosell, R. Chen, A. Choi, J. DeRose, A . Drlica-Wagner, K. Eckert, S. Everett, A. Ferté, D. Gruen, RA Gruendl, K. Herner, M. Jarvis, J. McCullough, J. Myles, A. Navarro-Alsina, S. Pandey, M. Raveri, RP Rollins, ES Rykoff, C. Sánchez, LF Secco, I. Sevilla-Noarbe, E. Sheldon, T. Shin, MA Troxel, I. Tutusaus, TN Varga, B. Yanny, B. Yin, J Zuntz, M. Aguena, SS Allam, O. Alves, D. Bacon, S. Bocquet, D. Brooks, LN da Costa, TM Davis, J. De Vicente, S. Desai, HT Diehl, I. Ferrero, J Frieman, J. García-Bellido, E. Gaztanaga, G. Giannini, G. Gutierrez, SR Hinton, DL Hollowood, K. Honscheid, D. Huterer, DJ James, O. Lahav, S. Lee, JL Marshall, J Mena-Fernández, R. Miquel, A. Pieres, AA Plazas Malagón, A. Roodman, M. Sako, E. Sanchez, D. Sanchez Cid, M. Smith, E. Suchyta, MEC Swanson, G. Tarle, DL Tucker, N. Weaverdyck, J. Weller, P. Wiseman ve M. Yamamoto, 4 Mart 2024, Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2403.02314