ШІ проаналізував 100 000 галактик та уточнив п’ять космологічних параметрів

Астрофізики зі США використали модель ШІ SimBIG для розрахунку та уточнення п’яти основних космологічних параметрів із точністю, що перевищила традиційні методи.

Науковці вже давно намагаються якомога точніше дослідити параметри, що керують процесами у Всесвіті. Чим точніше будуть виміряні основні космологічні параметри, тим більш наближеними до реальних стануть створені науковцями моделі. Це також дасть змогу підтвердити або спростувати загально прийняті теорії виникнення та еволюції Всесвіту.

Серед найбільш складних завдань на даний момент — уточнення параметрів, що визначають  кількість і природу темної матерії, її джерело та вплив, який вона здійснює, а також — опис поведінки загадкових нейтрино. Подібні дослідження зазвичай дуже вартісні і займають багато часу.

Дослідження космологічних параметрів зазвичай передбачає вивчення того, як розподіляються галактики та які їхні індивідуальні особливості за допомогою астрономічних оглядів. Астрофізики використовують спрощені моделі Всесвіту, порівнюючи їх з даними, отриманими за результатами оглядів. Однак такий підхід не враховує деякі дрібні деталі через високі витрати і проблеми, пов’язані зі створенням космологічних моделей з більш високою роздільною здатністю.

У новому дослідженні американські науковці використовували модель штучного інтелекту Simulation-Based Inference of Galaxies (SimBIG), попередньо навчену на 2 тис. змодельованих всесвітів, кожен з яких мав різні космологічні параметри. Після цього дослідники додали у ці моделі шум з метою наближення змодельованих всесвітів до нашого реального. Шум являє собою недосконалості сучасних телескопів, а також оптичні спотворення.

Нова модель ШІ навчилась використовувати дрібні відмінності у розподілі галактик, серед іншого, відстань між окремими галактичними парами, для більш точного визначення космологічних параметрів. Далі навченій моделі надали понад 100 тис. галактик зі спектроскопічного огляду баріонних коливань (BOSS) Sloan Digital Sky Survey. Ця кількість галактик складає лише 10% від загального обсягу огляду. 

Модель ШІ SimBIG змогла використати як великомасштабну так і дрібномасштабну інформацію з реальних даних для уточнення космологічних параметрів з похибкою усього ≤5%, що вдвічі краще за традиційні методи.

Майбутні дослідження збиратимуть все більше інформації про наш Всесвіт. Подібні до ШІ SimBIG моделі зможуть допомогти у вирішенні найбільш актуальних питань на сьогодняшній день, таких як «напруга Габбла», що викликає розбіжності у оцінці швидкості розширення Всесвіту.

У рамках підготовки до майбутніх досліджень Ширлі Хо, її колега Ліам Паркер та інші астрофізики об’єднались для створення великої колекції астрономічних даних. Ця робота поєднує сотні мільйонів загальнодоступних наборів даних з основних астрономічних оглядів у спробі забезпечити розробку великих мультимодальних моделей, спеціально орієнтованих на наукові програми.

Команда астрофізиків планує застосувати модель ШІ SimBIG до 37 млн галактик, які має оглянути телескоп LSST в обсерваторії Віри Рубін у Чилі за перший рік роботи. За умови збереження точності астрономи сподіваються перевірити «напругу Габбла» та уточнити параметр швидкості розширення Всесвіту H0 вже на початку 2030 років.

Результати дослідження опубліковані у журналі  Nature Astronomy

Джерело: Astronomy