Использование теней кластеров для измерения Вселенной
Астрономы начали использовать сложный набор симуляций, продвинутую модель машинного обучения формирования скоплений галактик и экзотические отношения между галактиками, чтобы понять происхождение темной материи и темной энергии. Я предполагаю, что вы никогда не слышали об эффекте Сюняева Зельдовича, и это прекрасно. Составление карт галактик, групп и скоплений — относительно малоизвестный космологический трюк. Эффект назван в честь двух русских ученых, которые первыми разобрались в механизме. Эффект работает, потому что наша Вселенная пропитана космическим микроволновым фоном, остаточной формой излучения, когда Вселенной было всего 380 000 лет. Это излучение относительно холодное, с температурой около 3 градусов выше абсолютного нуля, что соответствует микроволновому режиму излучения.
По мере того, как этот древний свет фильтрует свой путь через космос на пути к нашим телескопам, иногда он проходит через группу или скопление галактик. Внутри этих скоплений и групп плавает очень горячий газ. Иногда этот газ сталкивается с пролетающим мимо фотоном космического микроволнового фона и увеличивает его энергию. Когда мы делаем карты космического микроволнового фона, мы видим группы и скопления в виде слегка горячих маленьких пятен поверх фона. Этот метод позволяет нам отображать невероятно удаленные скопления и группы, даже те, которые слишком далеко, чтобы напрямую наблюдать с помощью других средств.
Астрономы и космологи хотели бы использовать эти обзоры, чтобы понять распределение материи во Вселенной, что может помочь нам раскрыть природу темной материи и темной энергии. Но скопления и галактики — невероятно сложные места, и нам нужно понять всю физику, которая делает газ внутри скоплений и групп горячим, прежде чем мы сможем использовать их для выделения темной материи и темной энергии. Одним из наиболее важных процессов является обратная связь, когда материал падает на сверхмассивные черные дыры, но прежде чем поглотить его, выбрасывается в виде частиц высокой энергии и всплесков излучения в групповое и кластерное окружение.
Космологи уже давно используют очень детальное моделирование этих эффектов, чтобы понять, что происходит. Но чтобы действительно построить достоверную модель Вселенной, нам нужно много разных симуляций с множеством разных параметров, чтобы исследовать все возможности. А затем нам нужно связать все эти различные возможности с тем, что мы наблюдаем, и использовать это, чтобы выявить свойства темной материи и темной энергии. Чтобы достичь этого последнего шага, команда исследователей использовала набор моделирования CAMELS вместе со сложным алгоритмом машинного обучения, чтобы связать свойства темной материи и темной энергии с тем, что мы на самом деле наблюдаем во Вселенной, с эффектом Сюняева Зельдовича. Они только сейчас начинают делать эти ссылки на реальные наблюдения с помощью телескопа Dark Energy Survey в Атакамском космологическом телескопе. Есть надежда, что будущие исследования в этом направлении откроют ключевое окно в природу этих темных тайн Вселенной.
