Nowy sposób czytania Wszechświata? Odkrycie z Barcelony
Międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez badaczy z Instytutu Nauk o Kosmosie Uniwersytetu Barcelońskiego opracował innowacyjną metodę analizy danych astronomicznych, która może znacząco zwiększyć naszą wiedzę o rozszerzaniu się Wszechświata i tajemniczej ciemnej energii.
Odkrycie ma szczególne znaczenie dla współczesnej kosmologii, ponieważ ciemna energia pozostaje jednym z największych nierozwiązanych problemów fizyki.
Nowatorskie narzędzie o nazwie CIGaRS pozwala dokładniej badać supernowe typu Ia – potężne eksplozje gwiazd wykorzystywane przez astronomów do mierzenia odległości we Wszechświecie. Supernowe te od lat pełnią rolę tzw. świec standardowych, ponieważ ich jasność jest bardzo podobna. Dzięki temu naukowcy mogą obliczać, jak daleko znajdują się galaktyki, w których dochodzi do takich wybuchów. To właśnie obserwacje supernowych typu Ia doprowadziły do odkrycia, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Zjawisko to przypisuje się działaniu ciemnej energii. Problem polega jednak na tym, że supernowe nie są idealnie identyczne. Na ich obserwowany wygląd wpływają między innymi właściwości galaktyk, w których powstają, obecność kosmicznego pyłu czy wiek gwiazd.
Dotychczas astronomowie stosowali uproszczone poprawki uwzględniające te różnice. Nowa metoda idzie znacznie dalej. Naukowcy stworzyli jeden kompleksowy model, który jednocześnie analizuje właściwości supernowych, galaktyk, pyłu kosmicznego oraz samego rozszerzania się Wszechświata. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie znacznie dokładniejszych wyników. Do opracowania systemu wykorzystano nowoczesne techniki sztucznej inteligencji oraz tzw. wnioskowanie oparte na symulacji. Najpierw komputer tworzy ogromną liczbę możliwych modeli Wszechświata, a następnie sieci neuronowe uczą się rozpoznawać zależności między obserwacjami a prawami fizyki. Pozwala to analizować jednocześnie dziesiątki tysięcy supernowych, co wcześniej było praktycznie niemożliwe.
Jednym z najważniejszych osiągnięć jest możliwość bardzo dokładnego wyznaczania odległości galaktyk wyłącznie na podstawie obrazów, bez konieczności wykonywania czasochłonnych i kosztownych badań spektroskopowych. Ma to ogromne znaczenie dla przyszłości astronomii, ponieważ nowoczesne teleskopy będą rejestrować miliony nowych obiektów, których nie da się analizować tradycyjnymi metodami.
Kiedy i w jakich warunkach powstają supernowe
Kluczową rolę odegra tu Obserwatorium Very C. Rubin, które w najbliższych latach rozpocznie największy w historii przegląd nieba. W ciągu dziesięciu lat obserwatorium wykryje ogromną liczbę supernowych, a większość z nich będzie dostępna jedynie w postaci zdjęć wykonywanych w różnych zakresach światła. Metoda CIGaRS została opracowana właśnie z myślą o analizie tak gigantycznych zbiorów danych. Badania mogą przynieść korzyści nie tylko kosmologii, ale również astrofizyce gwiazd. Nowy model pomaga lepiej zrozumieć, kiedy i w jakich warunkach powstają supernowe typu Ia oraz jak ewoluują układy gwiazdowe prowadzące do takich eksplozji.
Według autorów połączenie fizycznych modeli Wszechświata ze sztuczną inteligencją może nawet kilkukrotnie zwiększyć precyzję przyszłych pomiarów kosmologicznych. To ważny krok w kierunku dokładniejszego poznania historii i struktury Wszechświata oraz odpowiedzi na pytanie, czym naprawdę jest ciemna energia odpowiedzialna za jego przyspieszającą ekspansję.
Źródło: Uniwersytet Barceloński
Czytaj też: Program Waymaker skorzysta z rakiet Falcon 9 firmy SpaceX
Grafika tytułowa: Patrick Boucher / Unsplash
