Znajdź zawartość

Wykorzystując sztuczną inteligencję, po raz pierwszy udało się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego wszechświata. Współautorem pionierskiej pracy jest dr William Pearson z Zakładu Astrofizyki Departamentu Badań Podstawowych NCBJ. Ostatnia Nagroda Nobla pokazała, jak ważną i fascynującą dziedziną jest astrofizyka. Wielu naukowców od lat próbuje odkryć tajemnice wszechświata, jego przeszłość i przyszłość. Teraz po raz pierwszy udało im się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego wszechświata (wykorzystano do tego sztuczną inteligencję). W badaniach prowadzonych przez Lingyu Wang (Holenderski Instytut Badań Kosmicznych, SRON), Vicente Rodrigueza-Gomeza (Instytut Radioastronomii i Astrofizyki, IRyA) oraz Williama J. Pearsona (Narodowe Centrum Badań Jądrowych, NCBJ) zastosowano pionierską metodę identyfikacji zderzających się galaktyk zarówno w symulacjach, jak i w obserwacjach rzeczywistego wszechświata. Zderzenia galaktyk nie są niczym nowym, od początku powstania wszechświata galaktyki zderzają się ze sobą, często łącząc się w jedną większą galaktykę. Wiadomo, że większość znanych nam galaktyk uczestniczyła w co najmniej kilku takich zderzeniach w ciągu swojego życia. Proces zderzania się galaktyk trwa zwykle setki milionów lat. To ważny aspekt historii naszego wszechświata, który możemy zobaczyć też na własne oczy, np. dzięki zdjęciom z teleskopu Hubble'a. Identyfikacja zderzających się galaktyk nie jest jednak prosta. Proces ten możemy badać albo symulując całe wydarzenie i analizując jego przebieg, albo obserwując je w realnym świecie. W przypadku symulacji jest to proste: wystarczy śledzić losy konkretnej galaktyki i sprawdzać, czy i kiedy łączy się z inną galaktyką. W prawdziwym wszechświecie sprawa jest trudniejsza. Ponieważ zderzenia galaktyk są rzadkie i trwają miliardy lat, w praktyce widzimy tylko jeden "moment" z całego długiego procesu zderzenia. Astronomowie muszą dokładnie zbadać obrazy galaktyk, aby ocenić, czy znajdujące się na nich obiekty wyglądają tak, jakby się zderzały lub niedawno połączyły. Symulacje można porównać z prowadzeniem kontrolowanych eksperymentów laboratoryjnych. Dlatego są potężnym i użytecznym narzędziem do zrozumienia procesów zachodzących w galaktykach. Dużo więcej wiemy na temat zderzeń symulowanych niż zderzeń zachodzących w prawdziwym wszechświecie, ponieważ w przypadku symulacji możemy prześledzić cały długotrwały proces zlewania się konkretnej pary galaktyk. W prawdziwym świecie widzimy tylko jeden etap całego zderzenia. Wykorzystując obrazy z symulacji, jesteśmy w stanie wskazać przypadki zderzeń, a następnie wytrenować sztuczną inteligencję (AI), aby była w stanie zidentyfikować galaktyki w trakcie takich zderzeń – wyjaśnia dr William J. Pearson z Zakładu Astrofizyki NCBJ, współautor badań. Aby sztuczna inteligencja mogła spełnić swoje zadanie, obrazy symulowanych galaktyk przetworzyliśmy tak, żeby wyglądały, jakby były obserwowane przez teleskop. Naszą AI przetestowaliśmy na innych obrazach z symulacji, a potem zastosowaliśmy ją do analizy obrazów prawdziwego wszechświata w celu wyszukiwania przypadków łączenia się galaktyk. W badaniach sprawdzono, jak szanse na prawidłową identyfikację zderzającej się pary galaktyk zależą m.in. od masy galaktyk. Porównywano wyniki oparte na symulacjach i rzeczywistych danych. W przypadku mniejszych galaktyk AI poradziła sobie równie dobrze w przypadku obrazów symulowanych i rzeczywistych. W przypadku większych galaktyk pojawiły się rozbieżności, co pokazuje, że symulacje zderzeń masywnych galaktyk nie są wystarczająco realistyczne i wymagają dopracowania. Artykuł zatytułowany Towards a consistent framework of comparing galaxy mergers in observations and simulations został przyjęty do publikacji w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics. « powrót do artykułu

NASA przez pięć lat badała 200 000 galaktyk i zdobyła jeden z najbardziej przekonujących dowodów na poparcie tezy, że to ciemna energia powoduje, iż wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Podczas badań prowadzonych za pomocą Galaxy Evolution Explorera oraz Anglo-Australian Telescope uczeni „zajrzeli" 7 miliardów lat wstecz. Ciemna energia działa tak, jakbyśmy podrzucili piłkę i obserwowali jak oddala się od nas coraz szybciej i szybciej. Uzyskane wyniki pokazują, że ciemna energia jest kosmologiczną stałą, tak, jak chciał tego Einstein. Jeśli przyczyną rozszerzania się wszechświata byłaby grawitacja [jak proponują zwolennicy konkurencyjnej teorii - red.], to nie obserwowalibyśmy takiego stałego działania w czasie - mów Chris Blake, jeden z głównych autorów badań. Uważa się, że ciemna energia stanowi 74% wszechświata, ciemna materia to 22%, a reszta przypada na zwykłą energię i materię, które możemy zauważyć. Uczeni twierdzą, że po Wielkim Wybuchu decydującą rolę odgrywała grawitacja. Jednak około 8 miliardów lat później wszechświat na tyle się rozszerzył, że oddziaływania grawitacyjne pomiędzy galaktykami osłabły tak bardzo, iż dominującą rolę odgrywa obecnie ciemna energia. W miarę upływu kolejnych lat jej rola będzie rosła. Podczas najnowszych badań wykorzystano dwie różne metody. Rozpoczęto od stworzenia olbrzymiej trójwymiarowej mapy galaktyk. Do tego celu wykorzystano Galaxy Evolution Explorera, kosmiczny teleskop działający w paśmie ultrafioletowym, który przebadał około 3/4 widzialnego nieba z setkami milionów galaktyk. Galaxy Evolution Explorer pozwolił nam na zidentyfikowanie jasnych, młodych galaktyk, które są idealne do tego typu badań. Stanowią one punkty odniesienia na wielkiej mapie 3D - mówi Christopher Martin z Caltechu. Jednocześnie za pomocą Anglo-Australian Telescope uzyskano dane na temat światła każdej z galaktyk i określono wzorzec ich rozkładu. Dzięki temu, że we wczesnym wszechświecie fale dźwiękowe wycisnęły rodzaj wzorców wiemy, że pary galaktyk są oddalone od siebie o około 500 milionów lat świetlnych. W ten sposób uzyskano „linijkę", za pomocą której zmierzono odległość różnych par galaktyk od Ziemi. Im bliżej jest dana para od nas, tym dalej wydaje się położona na niebie od innych par. Tak uzyskane informacje nałożono na dane dotyczące prędkości oddalania się par galaktyk od Ziemi, potwierdzając w ten sposób, że wszechświat coraz bardziej przyspiesza. Uczeni wykorzystali też swoją mapę do badania, w jaki sposób tworzyły się gromady galaktyk. Gromady takie mogą zawierać tysiące galaktyk, które są do nich przyciągane za pomocą grawitacji. Jednak ciemna energia, powodując odpychanie galaktyk od siebie, spowalnia cały proces. Dzięki temu można zmierzyć, z jaką siłą oddziałuje. Obserwacje wykonane w ciągu ostatnich 15 lat doprowadziły do odkrycia, że od czasu Wielkiego Wybuchu wszechświat coraz szybciej się rozszerza. Używając niezależnych metod i danych z Galaxy Evolution Explorera wsparliśmy teorię o istnieniu ciemnej energii - stwierdził Jon Morse, jeden z dyrektorów NASA.