Research, Technology

Астрофізики виявили "мости" з темної матерії. Що це таке?

Раніше цього року ми розповідали про нову картучорної матерії, створення якої багато в чому належить штучному інтелекту (ІІ). Ця докладна карта показує раніше не виявлені ниткоподібні структури, що поєднують галактики. Досягнення ІІ сильно допомагають вченим, які використовують його для створення ще однієї карти темної матерії, цього разу – у локальному Всесвіті, що охоплює набагато меншу область. Цікаво й те, що створення подібної, неймовірно точної карти може призвести до нового розуміння темної матерії і внести нарешті ясність щодо майбутнього нашого Всесвіту. Карта містить раніше невідомі «приховані мости», які пов'язують галактики, а також показує раніше невідомі «мости», завдяки яким усі галактики в локальному Всесвіті пов'язані в єдину мережу з ниткоподібних структур. Вчені сподіваються, що їхня карта, опублікована разом із їхньою статтею в науковому журналі Astrophysical journal, зможе дати нове уявлення про темну матерію та історію нашого Всесвіту.

Вчені знаходять "мости" темної матерії, які можуть розкрити майбутнє нашої галактики

Скелет із темної матерії

Існування таємничої субстанції, що займаєблизько 85% всієї матерії у Всесвіті сьогодні не доведено. У той самий час дедалі більше вчених не сумніваються у цьому, що темна матерія справді існує. Цю ситуацію можна порівняти з гравітаційними хвилями, існування яких передбачив Альберт Ейнштейн, проте виявити їх вдалося кілька років тому.

Детальніше про відкриття гравітаційних хвиль можна прочитати у захоплюючій статті мого колеги Артема Сутягіна

Історія існування темної матерії почалася,Вочевидь, після публікації загальної теорії відносності (ОТО) 106 років тому вони. Трохи пізніше астроном Едвін Хаббл виявив, що галактики віддаляються від Землі (і одна від одної) з дедалі більшою швидкістю. Наступні десятиліття такі видатні уми як Нільс Бор, Макс Планк, Луї де Бройль, Вернер Гейзенберг та інші працювали над створенням квантової теорії.

Той самий конгрес:V Сольвіївський конгрес (1927): 1-й ряд (зліва направо): Ірвінг Ленгмюр, Макс Планк, Марія Кюрі, Хендрік Лоренц, Альберт Ейнштейн, Поль Ланжевен, Шарль Гюї, Чарльз Вільсон, Оуен Річардсон. 2-й ряд (зліва направо): Петер Дебай, Мартін Кнудсен, Вільям Брегг, Хендрік Крамерс, Поль Дірак, Артур Комптон, Луї де Бройль, Макс Борн, Нільс Бор. Стоять (зліва направо): Огюст Пікар, Еміль Анріо, Пауль Еренфест, Едуард Герцен, Теофіл де Дондер, Ервін Шредінгер, Жуль Еміль Вершафельт, Вольфганг Паулі, Вернер Гейзенберг, Ральф Фаулер, Леон Бріллюен.

Хоча безпосередньо спостерігати темну матеріюнеможливо, так як вона не вступає в електромагнітну взаємодію з фотонами, вона є загальноприйнятим поняттям. Вчені зробили багато висновків про існування та поведінку темної матерії, спостерігаючи її гравітаційний вплив інші космічні об'єкти.

Космологи вважають, що темна матерія служитьниткоподібним каркасом космічної мережі, яка, у свою чергу, становить великомасштабну структуру Всесвіту, що частково управляє рухом галактик та інших космічних систем.

Більше по темі: Наш Всесвіт стає гарячішим, з'ясували вчені

Ще одним важким завданням є прямеВимір розподіл темної матерії в нашому локальному Всесвіті, тому в ході роботи астрофізики використовували штучний інтелект для створення нової карти.

«Локальний всесвіт», до якого входимо і ми,є область радіусом близько 1 мільярда світлових років, де галактики та пов'язані з ними космічні об'єкти «по суті заморожені у своїх сучасних конфігураціях», а ефекти космічної еволюції незначні, – пояснюють астрономи.

Як розповів Big Think один із авторів науковоїроботи Донхуй Чжон, доцент астрономії та астрофізики в Пенсільванському університеті, вивчати розподіл темної матерії набагато простіше в найбільш віддалених об'єктах, оскільки вони точно відображають неймовірно далеке минуле нашого Всесвіту. «З часом, у міру того, як великомасштабна структура Всесвіту зростала, складність Всесвіту зростала, тому за своєю суттю складніше проводити вимірювання темної матерії локально», – пишуть автори дослідження.

Карта темної матерії в локальному всесвіті.

На зображенні вище дрібніші ниткоподібніоб'єкти (жовті) діють як приховані мости між галактиками. Гравітаційний вплив темної матерії на галактики позначено чорними крапками. Характерні риси Всесвіту показані червоними крапками, а хрестиком відзначений Чумацький Шлях.

Ще більше цікавих статей читайте на нашому каналі Яндекс.Дзен! Там регулярно виходять статті, яких немає на сайті!

Нова карта темної матерії

Отже, космічні веб-карти, створені раніше,ґрунтувалися на моделюванні еволюції Всесвіту за 13,8 мільярда років до наших днів. Такі зусилля вимагали величезного обсягу обчислень і насправді не давали точних поглядів на локальної всесвіту, що спонукало дослідників розробити новий підхід.

Для нової карти вони зосередилися навикористання машинного навчання для створення моделі, заснованої на розподілі та русі галактик. Це дозволило їм оцінити, як розподіляється чорна матерія.

Великомасштабна карта Всесвіту у всій красі

ІІ був навчений моделювання галактик, схожих наЧумацький Шлях, за допомогою Illustris-TNG — серії симуляцій, що триває, в якій представлені галактики, темна матерія, гази та інша матерія. Як пояснили журналістам автори наукової роботи, якщо запровадити конкретну інформацію у модель, вона зможе заповнити прогалини, спираючись на вже опрацьовані дані. Вчені додатково підтвердили відображення, застосувавши його до реальних локальних даних галактик з каталогу Cosmicflows-3, що містить інформацію про відстані майже 18 тисяч галактик.

Це цікаво: Чи можуть гравітаційні хвилі розв'язати кризу космології?

Приховані мости

Отримана дослідниками карта дивовижна.Тільки вдумайтеся, вперше ми можемо розглянути основні структури в локальному Всесвіті і в тому числі Чумацького Шляху. Астрофізики також описали прилеглі галактики та «локальну порожнечу» — прилеглу область порожнього простору. Більше того, мапа дозволила вченим виявити нові структури.

Зокрема, вони сподіваються докладніше вивчити виявлені ними невеликі ниткоподібні структури, які, мабуть, пов'язують галактики між собою. Дослідники назвали їх "прихованими мостами".

Чжон вважає, що ці нитки можуть подаруватиуявлення про майбутнє нашої Галактики. Одне з конкретних питань, що заслуговують на увагу, полягає в тому, чи зіткнеться Чумацький Шлях зрештою з галактикою Андромеди.

Космічні ниткоподібні структури ми. Які крихітні, правда?

"Оскільки темна матерія домінує в динаміці Всесвіту, вона в основному визначає нашу долю", - кажуть автори дослідження.

Таким чином, астрофізики можуть «попросити»комп'ютер розробляє карту на мільярди років, щоб побачити, що відбудеться в локальному всесвіті. Більше того, тепер вони можуть створити нову модель, щоб буквально вирушити у віртуальну подорож назад у часі. Подальші дослідження точно зроблять наші карти точніше, а кількість нових даних про галактики, отримані в результаті нових астрономічних досліджень, приголомшує. Тож цікаві часом нас з вами чекають, друзі. Ну а про те, чи можна подорожувати у часі читайте у цій статті, сподіваюся, вам сподобається.