Nová mapa temnej hmoty ukazuje mosty medzi Mliečnou dráhou a blízkymi galaxiami

(Hong a kol., Astrophysical Journal, 2021)

Nová mapa temná hmota vyrobené s použitím umela inteligencia odhaľuje skryté vlákna neviditeľnej hmoty premosťujúcej galaxie.

Mapa sa zameriava na miestny vesmír - okolie obklopujúce Mliečnu dráhu. Napriek tomu, že je miestny vesmír blízko, je ťažké ho zmapovať, pretože je plný zložitých štruktúr vyrobených z viditeľnej hmoty, povedal Donghui Jeong, astrofyzik z Pennsylvania State University a hlavný autor nového výskumu.

„Musíme vykonať spätné inžinierstvo, aby sme pri pohľade na galaxie zistili, kde je temná hmota,“ povedal Jeong pre Live Science.



Súvisiace: 11 najväčších nezodpovedaných otázok o temnej hmote

Temná hmota je tajomná, neviditeľná látka, ktorá interaguje s viditeľnou hmotou prostredníctvom gravitácia .

Niektorí vedci sa domnievajú, že táto neviditeľná hmota môže pozostávať zo slabo interagujúcich masívnych častíc alebo WIMP, ktoré by boli veľmi veľké (v každom prípade pre subatomárne častice) a elektromagneticky neutrálne, takže by neinteragovali s ničím v elektromagnetickom spektre, ako napr. svetlo .

Ďalší nápad s nejaký potenciálny dôkaz, ktorý by to podporil je, že tmavá hmota môže pozostávať z ultraľahkých častíc nazývaných axióny.

Nech je temná hmota akákoľvek, jej účinky sú zistiteľné v gravitačných silách prenikajúcich vesmírom.

Mapovanie neviditeľnej gravitačnej sily však nie je jednoduché.

Výskumníci to zvyčajne robia tak, že spustia veľké počítačové simulácie, počnúc modelom raného vesmíru a rýchlym posunom vpred cez miliardy rokov expanzie a vývoja viditeľnej hmoty, vypĺňaním gravitačných prázdnych miest, aby zistili, kde bola temná hmota a kde sa nachádza. by malo byť dnes. To si vyžaduje veľký výpočtový výkon a značné množstvo času, povedal Jeong.

Táto nová štúdia má iný prístup. Výskumníci najskôr trénovali program strojového učenia na tisíckach počítačových simulácií viditeľnej hmoty a temnej hmoty v miestnom vesmíre.

Strojové učenie je technika, ktorá je obzvlášť zdatná pri vyberaní vzorov z veľkých súborov údajov. Modelové vesmíry v štúdii pochádzajú zo sofistikovaného súboru simulácií s názvom Illustris-TNG.

Po testovaní presnosti algoritmu strojového učenia na druhej sade simulácií vesmíru Illustris-TNG ho výskumníci aplikovali na údaje z reálneho sveta.

Použili katalóg galaxií Cosmicflows-3, ktorý obsahuje údaje o distribúcii a pohybe viditeľnej hmoty do 200 megaparsekov alebo 6,5 miliardy svetelných rokov od Mliečnej dráhy. Táto oblasť zahŕňa viac ako 17 000 galaxií.

(Hong a kol., Astrophysical Journal, 2021)

Vyššie: Tieto mapy hustoty – každá je prierezom v rôznych dimenziách – reprodukujú známe výrazné črty vesmíru (červená) a odhaľujú aj menšie vláknité útvary (žlté), ktoré fungujú ako skryté mosty medzi galaxiami. X označuje galaxiu Mliečna dráha a šípky označujú pohyb miestneho vesmíru v dôsledku gravitácie.

Výsledkom bola nová mapa temnej hmoty v miestnom vesmíre a jej vzťahov k viditeľnej hmote.

V sľubnom zistení algoritmus strojového učenia reprodukoval veľa z toho, čo už bolo známe alebo predpokladané o susedstve Mliečnej dráhy z kozmologických simulácií.

Navrhol však aj nové funkcie, vrátane dlhých vlákien temnej hmoty, ktoré spájajú galaxie okolo Mliečnej dráhy s ňou a navzájom.

Je to dôležité pre pochopenie toho, ako sa galaxie budú v priebehu času pohybovať, povedal Jeong.

Napríklad sa očakáva, že galaxie Mliečna dráha a Andromeda do seba narazia približne o 4,5 miliardy rokov.

Pochopenie úlohy miestnej temnej hmoty v tejto kolízii by mohlo pomôcť presnejšie riešiť, ako a kedy k tejto fúzii – a iným – dôjde.

„Teraz, keď poznáme rozloženie temnej hmoty, môžeme presnejšie vypočítať zrýchlenie, ktoré bude pohybovať galaxiami okolo nás,“ povedal Jeong.

Výskum sa objavil 26. mája v Astrofyzikálny časopis .

Súvisiaci obsah:

6 spôsobov, ako sa zmenilo hľadanie temnej hmoty

11 najväčších nezodpovedaných otázok o temnej hmote

18 najväčších nevyriešených záhad fyziky

Tento článok pôvodne publikoval Živá veda . Čítať pôvodný článok tu .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.