Новая карта темной материи показывает мосты между нашей галактикой и галактиками рядом

Новая карта темной материи, составленная с помощью искусственного интеллекта, показала скрытые нити из невидимого вещества, соединяющего галактики.

Карта сфокусирована на локальном участке Вселенной — в районах, окружающих нашу галактику Млечный Путь. Несмотря на то, что локальная Вселенная находится рядом, ее трудно картографировать, поскольку она заполнеан сложными структурами с видимой материи, отметил Донгуей Чонг, астрофизик из Пенсильванского государственного университета (США) и ведущий автор нового исследования, опубликованного недавно в "Astrophysical Journal".

"Мы должны провести обратное проектирование, чтобы узнать, глядя на галактики, где находится темная материя", - сказал Чонг изданию "Live Science".

Темная материя — это загадочная, невидимая субстанция, которая взаимодействует с видимой материей посредством гравитации.

Некоторые исследователи считают, что эта невидимая материя может состоять со слабовзаемодействующих массивных частиц (WIMP), которые были бы очень большими (для субатомных частиц, во всяком случае) и электромагнитно нейтральными, так что они не взаимодействовали бы ни с чем в электромагнитном спектре, например со светом.

Еще одна идея, которая имеет некоторые потенциальные доказательства, заключается в том, что темная материя может состоять из сверхлегких частиц, называемых аксионами.

Новости по подобной теме:

		Вокруг Млечного Пути обнаружена странная звездная система
		Новое исследование показывает, что нашей Вселенной не обязательна темная материя
		Машинное обучение показало, что только слияния галактик недостаточно для роста черных дыр

Какой бы ни была темная материя, ее влияние проявляется в гравитационных силах, пронизывающих Вселенную. Однако картографировать невидимую гравитационную силу непросто.

Как правило, исследователи делают это с помощью больших компьютерных симуляций, начиная с модели ранней Вселенной и перематывая вперед через миллиарды лет расширения и эволюции видимой материи, заполняя гравитационные полости, чтобы выяснить, где темная материя была и где она должна находиться сейчас. Это требует больших вычислительных мощностей и значительного количества времени, отметил Чонг.

Это новое исследование использует другой подход. Сначала исследователи натренировали программу машинного обучения на тысячах компьютерных симуляциях с видимой и темной материями в локальном Вселенной.

Машинное обучение — техника, которая особенно умело отбирает шаблоны из больших массивов данных. Модели вселенных для исследования были получены из изящного набора астрофизических моделирований под названием Illustris-TNG.

После проверки точности тренировки машинного обучения на втором наборе моделирований вселенных Illustris-TNG, исследователи применили его к реальным данным.

Они использовали каталог галактик Cosmicflows-3, который содержит данные о распределении и движении видимой материи в пределах 200 мегапарсек, или 6,5 млрд световых лет, от Млечного Пути. Эта область включает более 17 000 галактик.

Эти карты плотности — каждая из них представляет собой поперечное сечение в разных измерениях — воспроизводят известные, заметные особенности Вселенной (красный), а также проявляют меньшие нитевидные признаки (желтый), которые служат в качестве скрытых мостов между галактиками. "X" обозначает галактику Млечный Путь, а стрелки указывают на движение локальной Вселенной под действием гравитации. (Hong et. Al., Astrophysical Journal, 2021)

Результатом стала новая карта темной материи в локальной Вселенной и ее связь с видимой материей.

В перспективном открытии, алгоритм машинного обучения воспроизвел значительную часть того, что уже было известно или подозревалось о окраине Млечного Пути из космологических моделирований.

Но он также предложило новые функции, включая длинные нити темной материи, которые соединяют галактики вокруг Млечного Пути с ним и между собой.

Это важно для понимания того, как галактики двигаться со временем, сказал Чонг.

Например, ожидается, что Млечный Путь и галактики Андромеда столкнутся друг с другом примерно через 4,5 миллиарда лет. Понимание роли локальной темной материи в этом столкновении может помочь более точно определить, как и когда состоится это слияние, а также другие.

"Теперь, когда мы знаем распределение темной материи, мы можем более точно рассчитать ускорение, которое будет двигать галактики вокруг нас", - сказал Чонг.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

• Темная материя
• Млечный Путь
• Машинное обучение