ИИ помог повысить точность измерения темной энергии
Группа ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL) провела исследование, результаты которого могут существенно изменить нынешнее представление о Вселенной. Используя технологию искусственного интеллекта (ИИ), авторы проанализировали данные о распределении темной и видимой материи и, в конечном итоге, в два раза повысили точность оценки ряда ключевых параметров Вселенной, включая общую плотность темной энергии.
Как предполагается, темная энергия составляет около 70% содержимого Вселенной и является двигателем ее расширения. Еще 25% приходится на темную материю — невидимое вещество, гравитация которого притягивает галактики, а оставшиеся 5% — на обычное вещество. В рамках исследования ученые выяснили, что материя распределена во Вселенной более равномерно, чем предсказывалось теорией относительности Эйнштейна. Также авторы подтвердили гипотезу о том, что темная энергия является «космологической постоянной» (иными словами, ее значение не изменяется в пространстве и времени).
К таким выводам сотрудники UCL пришли, проанализировав искажения в формах 100 миллионов галактик, вызванные слабым гравитационным линзированием — явлением, когда свет изгибается под действием гравитации, что позволяет видеть объекты, находящиеся за другими объектами. С помощью суперкомпьютеров ученые смоделировали различные «вселенные» на основе данных карты материи Dark Energy Survey, охватывающей четверть неба в Южном полушарии. Причем в основе каждого моделирования лежала другая математическая модель Вселенной.
Затем на основе каждой симуляции были созданы отдельные карты материи. Первая модель ИИ помогала ученым извлекать информацию из этих карт, а вторая — анализировала реальные наблюдаемые данные и давала вероятность, что любая космологическая модель является истинной моделью нашей Вселенной. Такой метод позволил использовать гораздо больше информации, чем это было возможно в предыдущих исследованиях подобного рода.
«Используя искусственный интеллект для изучения компьютерных моделей вселенных, мы увеличили точность наших оценок ключевых свойств Вселенной в два раза. Чтобы достичь такого улучшения без этих новых методов, нам потребовалось бы в четыре раза больше данных. Это было бы эквивалентно нанесению на карту еще 300 миллионов галактик», — заметил ведущий автор статьи доктор Найл Джеффри.
Ученые рассчитывают, что космическая обсерватория «Евклид», запущенная Европейским космическим агентством прошлым летом, предоставит еще больше данных о крупномасштабных структурах Вселенной. В частности, это поможет научному сообществу объяснить «гладкость» Вселенной — о чем она говорит: об ошибке в нынешних космологических моделях или о чем-то другом? Пока что обнаруженная «гладкость» противоречит тому, что было бы предсказано на основе анализа космического микроволнового фона — света, оставшегося после Большого взрыва.
«Наши результаты соответствуют лучшему на сегодняшний день предсказанию темной энергии как "космологической постоянной", значение которой не меняется в пространстве или во времени. Однако они также допускают гибкость для того, чтобы другое объяснение было правильным. Например, все еще может быть, что наша теория гравитации неверна», — резюмировал соавтор доктор Лорн Уайтвей.
