Астрономія
Астрономія

Алгоритм глибинного навчання вказав на розподіл локальної темної матерії

Астрономи використали алгоритм глибинного навчання, щоб проаналізувати розподіл галактик та створити мапу космічного павутиння та темної матерії у ближньому Всесвіті. Дослідники переконані, що їхня робота, надрукована у журналі Astrophysical Journal, дозволить краще вивчити природу темної матерії, а також еволюцію Місцевої групи галактик.

Hong et. al.

Hong et. al.

Що відомо про розподіл темної матерії?

80% речовини у Всесвіті знаходиться у формі темної матерії, яка складає основу масштабної структури, що називається космічною павутиною. Ця структура впливає на рух усієї речовини в галактиках та міжгалактичних середовищах через гравітацію. Тому розподіл темної матерії має важливе значення для вивчення космічної павутини, однак її детальна структура лишається невідомою. Астрономи не можуть спостерігати темну матерію напряму, тож вивчають її через гравітаційний вплив на видимі об’єкти. На масштабах всередині галактик темна матерія домінує в гравітаційній взаємодії і визначає потік речовини. Отже, дослідники роблять висновок про розподіл темної матерії шляхом ретельного вивчення розподілу і руху галактик. Але, реконструюючи локальний розподіл темної матерії, дослідники стикаються з труднощами. Зокрема, інтенсивне випромінювання диска Чумацького Шляху, а також міжзоряний газ і пил заважають скласти повну мапу розподілу місцевих галактик. Крім того, так як галактики є частинами більших структур, вони не обов’язково точно відображають розподіл темної матерії.

Як ці проблеми подолали дослідники?

Астрономи створили новий підхід, що базується на алгоритмі глибокого навчання. Зазвичай його використовують, щоб проаналізувати розподіл темної матерії за допомогою слабкого гравітаційного лінзування чи розподілу гало темних матерій. Однак у новому підході вчені застосували алгоритм, щоб створити локальну мапу темної матерії у масштабах мегапрасек (більше 3 мільйонів світлових років), використовуючи усю інформацію про спостережуваної галактики: їхній просторовий розподіл і швидкість їхнього руху в космосі. Щоб натренувати алгоритм, вчені використали космологічні симуляції. Потім алгоритм застосували для каталогу Cosmicflows-3 що містить дані для 17 647 галактик на відстані до 200 мегапарсек (652 мільйона світлових років).

Які результати вони отримали?

Астрономи змогли створити локальну мапу розподілу темної матерії та виявити локальну структуру космічної павутини. Так, на мапі видно добре відому структуру Місцевий аркуш галактик, який з'єднує Місцеву групу та скупчення Діви. Астрономи також побачили, що біля Місцевої групи Місцевий аркуш пов’язаний зі Стіною Печі. У протилежному напрямку до Стіни знаходиться Місцевий войд, матеріал з нього рухається до сусідніх філаментів та скупчень. Астрономи також зафіксували у космічній павутині свідчення нових структур, які потребують подальшого вивчення. Наприклад, напрямок Локального аркуша подібний до напрямку напрямок так званої Великої полярної структури, яка складається з галактик-супутників, кулястих скупчень і зоряних потоків навколо галактики Чумацький шлях. Місцевий аркуш є джерелом швидкісного потоку; що може спричинити a зв’язок між ними. Також астрономи зафіксували пару невеликих філаментів, що потребують систематичного аналізу.