Фізики розробили новий метод вимірювання розширення Всесвіту, що може бути у чотири рази точнішим за нинішні підходи. Метод спирається на дані про вибухи зір у галактиках, які аналізує штучний інтелект.
Стандартні свічки
Наднові типу Ia виникають, коли вибухають білі карлики. Усі такі вибухи мають майже однакову абсолютну яскравість, тому астрономи знають, якою яскравою має бути така наднова з будь-якої відстані. Порівнюючи це з реально зафіксованою яскравістю, дослідники визначають відстані до далеких галактик і таким чином вимірюють розширення Всесвіту.
Саме цей метод 1998 року допоміг встановити, що Всесвіт розширюється з прискоренням. Це явище пов’язане з темною енергією, однією з головних нерозгаданих загадок фізики. Утім, виявилось, що наднові типу Ia не є абсолютно ідентичними. Упродовж останніх двадцяти років дослідники з’ясували, що галактика, де відбувся вибух, впливає на зафіксовану яскравість спалаху.
Модель, що охоплює все
Міжнародна команда під керівництвом науковців Інституту космічних наук Барселонського університету (ICCUB) розробила інструмент під назвою CIGaRS. Він моделює одразу кілька пов’язаних чинників: параметри вибухів, характеристики галактик-господарів, міжзоряний пил, що поглинає світло і зміщує його у червону частину спектра, частоту появи наднових протягом космічної історії та розширення Всесвіту.
Замість того щоб враховувати кожен чинник окремо, команда побудувала єдину узгоджену модель, яка пов’язує їх через фізичні та статистичні залежності.
Роль штучного інтелекту
Щоб цей масштабний підхід запрацював на практиці, дослідники застосували метод статистичного виведення на основі симуляцій. Спочатку науковці генерують тисячі змодельованих всесвітів на базі фізичних рівнянь. Потім нейромережа навчається на цих симуляціях і виявляє, як спостережувані дані пов’язані з фундаментальними параметрами.
Після навчання система може аналізувати реальні спостереження й відновлювати ці параметри одночасно для десятків тисяч наднових. Традиційні методи з таким масштабом не справляються.
Підготовка до нових даних
Обсерваторія Віри Рубін, яку нещодавно закінчили будувати у Чилі, вже отримала свої перші зображення, і незабаром розпочне десятирічний огляд неба. За прогнозами, близько 99 % виявлених нею в майбутньому наднових зір будуть спостерігатися лише фотометрично, методом прямих зображень у різних кольорах, без спектроскопії. Інструмент CIGaRS створювався саме для роботи з такими даними.
Окрім уточнення вимірювань темної енергії, метод може допомогти краще зрозуміти, як і коли формуються наднові зорі типу Ia. Реконструюючи залежність між частотою вибухів і віком зір у галактиках, модель відкриває шлях до вивчення давніх питань про зоряні системи, що породжують ці вибухи. Дослідження опубліковане у журналі Nature Astronomy.
Джерело: scitechdaily.com
