Нова карта на тъмната материя показва мостовете между Млечния път и близките галактики

(Hong et. al., Astrophysical Journal, 2021)

Нова карта на тъмна материя направени с помощта изкуствен интелект разкрива скрити нишки на невидимите неща, свързващи галактиките.

Картата се фокусира върху локалната вселена - кварталът около Млечния път. Въпреки че е близо, локалната вселена е трудна за картографиране, защото е пълна със сложни структури, направени от видима материя, каза Donghui Jeong, астрофизик от Пенсилванския държавен университет и водещ автор на новото изследване.

„Трябва да направим обратно инженерство, за да знаем къде е тъмната материя, като гледаме галактиките“, каза Джеонг пред Live Science.

Свързани: 11-те най-големи въпроса без отговор за тъмната материя

Тъмна материя е мистериозна, невидима субстанция, която взаимодейства с видимата материя чрез земно притегляне .

Някои изследователи теоретизират, че тази невидима материя може да се състои от слабо взаимодействащи масивни частици или WIMP, които биха били много големи (за субатомните частици, така или иначе) и електромагнитно неутрални, така че да не взаимодействат с нищо от електромагнитния спектър, като напр. светлина .

Друга идея с някои потенциални доказателства в подкрепа на това е, че тъмната материя може да се състои от свръхлеки частици, наречени аксиони.

Каквато и да е тъмната материя, нейните ефекти се откриват в гравитационните сили, проникващи във Вселената.

Картографирането на невидима гравитационна сила обаче не е лесно.

Обикновено изследователите го правят, като провеждат големи компютърни симулации, започвайки с модел на ранната вселена и превъртайки бързо напред през милиарди години на разширяване и еволюция на видимата материя, попълвайки гравитационните празни места, за да разберат къде е била тъмната материя и къде трябва да е днес. Това изисква голяма изчислителна мощност и значително време, каза Джеонг.

Това ново проучване използва различен подход. Изследователите първо са обучили програма за машинно обучение на хиляди компютърни симулации на видима материя и тъмна материя в локалната вселена.

Машинно обучение е техника, която е особено умела в избирането на модели от големи набори от данни. Моделните вселени в изследването идват от сложен набор от симулации, наречени Illustris-TNG.

След тестване на обучението на алгоритъма за машинно обучение на втори набор от симулации на вселената на Illustris-TNG за точност, изследователите го приложиха към данни от реалния свят.

Те използваха каталога на галактиките Cosmicflows-3, който съдържа данни за разпределението и движението на видимата материя в рамките на 200 мегапарсека или 6,5 милиарда светлинни години от Млечния път. Тази област включва повече от 17 000 галактики.

(Hong et. al., Astrophysical Journal, 2021)

горе: Тези карти на плътността – всяка представлява напречно сечение в различни измерения – възпроизвеждат известни, видни характеристики на Вселената (червено) и също така разкриват по-малки нишковидни характеристики (жълто), които действат като скрити мостове между галактиките. X обозначава галактиката Млечен път, а стрелките означават движението на локалната вселена поради гравитацията.

Резултатът беше нова карта на тъмната материя в локалната вселена и нейните връзки с видимата материя.

В обещаващо откритие алгоритъмът за машинно обучение възпроизвежда голяма част от това, което вече е било известно или подозирано за съседството на Млечния път от космологични симулации.

Но също така предложи нови характеристики, включително дълги нишки от тъмна материя, които свързват галактиките около Млечния път с нея и една с друга.

Това е важно за разбирането как галактиките ще се движат с течение на времето, каза Джеонг.

Например Млечният път и галактиките Андромеда се очаква да се блъснат една в друга след около 4,5 милиарда години.

Разбирането на ролята на местната тъмна материя в този сблъсък може да помогне да се определи по-точно как и кога това сливане – и други – ще се случи.

„Сега, когато знаем разпределението на тъмната материя, можем да изчислим по-точно ускорението, което ще движи галактиките около нас“, каза Джеонг.

Изследването се появи на 26 май в Астрофизичен вестник .

Свързано съдържание:

6 начина, по които търсенето на тъмна материя се е променило

11-те най-големи въпроса без отговор за тъмната материя

18-те най-големи неразгадани мистерии във физиката

Тази статия е публикувана първоначално от Наука на живо . Прочетете оригинална статия тук .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.