پل های مخفی میان کهکشان ها در نقشه تازه ای از ماده تاریک آشکار شد - مجله آزمون اول

نقشه تازه ای از ماده تاریک که با استفاده از یادگیری ماشینی تهیه شده است، می تواند توسعه مطالعات درباره ماهیت ماده تاریک و بعلاوه تاریخچه و آینده دنیا محلی ما را امکان پذیر کند.

ماده تاریک (Dark Matter) ماده ای گریزان است که 80 درصد کیهان را تشکیل می دهد. این ماده بعلاوه اسکلت چیزی را تشکیل می دهد که کیهان شناسان آن را تار کیهانی (Cosmic Web) می نامند. ساختاری بزرگ-مقیاس از کیهان که به علت اثر گرانشی، حرکت کهکشان ها و دیگر مواد کیهانی را موجب می گردد.

سخت بودن آنالیز توزیع ماده تاریک محلی

با این وجود، توزیع ماده تاریک محلی هم اکنون ناشناخته است، زیرا نمی توان آن را مستقیما مقدار گیری کرد. در عوض پژوهشگران باید توزیع آن را بر اساس تأثیر گرانشی آن بر دیگر اجرام کیهان مانند کهکشان ها درک نمایند.

دونگویی جئونگ (Donghui Jeong) دانشیار نجوم و اخترفیزیک دانشگاه پنسیلوانیا و نویسنده این مطالعه گفت: نکته جالب توجه آن است که مطالعه توزیع ماده تاریک بسیار دور، آسان تر است زیرا منعکس نماینده گذشته بسیار دور است که پیچیدگی ساختاری کمتری دارد. با گذشت زمان و رشد ساختارهای بزرگ-مقیاس کیهانی، پیچیدگی دنیا افزایش یافته است، بنابراین ذاتا سخت تر است که مقدار گیری ماده تاریک را به صورت محلی انجام دهیم.

کوشش های قبلی برای نقشه برداری از شبکه کیهانی با الگویی از دنیا اولیه شروع شد و سپس تکامل این مدل کیهانی طی میلیاردها سال را شبیه سازی کرد. با این وجود، این روش از نظر محاسباتی سنگین است و تا کنون نتوانسه جزئیاتی با جزئیات به مقدار کافی بالا برای تماشا دنیا محلی فراوری کند.

استفاده از یادگیری ماشینی

در مطالعه تازه، پژوهشگران رویکردی کاملا متفاوت را پیش دریافتد و با استفاده از یادگیری ماشینی مدلی ساختند که از اطلاعات مربوط به توزیع و حرکت کهکشان ها برای پیش بینی توزیع ماده تاریک استفاده می نماید.

پژوهشگران این مدل را با استفاده از مجموعه بزرگی از شبیه سازی های کهکشانی با نام Illustris-TNG ساختند و آموزش دادند که شامل کهکشان ها، گازها، دیگر مواد مرئی و بعلاوه ماده تاریک است. این تیم به طور خاص کهکشان های شبیه سازی شده قابل مقایسه با کهکشان راه شیری را انتخاب و در نهایت معین کرد که چه ویژگی هایی از کهکشان برای توزیع ماده تاریک احتیاج است.

جئونگ گفت: با دادن اطلاعات خاصی، اساسا مدل پیشرفته می تواند فاصله ها را طبق آنچه قبلا به آن ها نگاه نموده، پر کند. نقشه مدل های ما اگرچه کاملا منطبق با داده های شبیه سازی نیست اما هنوز هم می توانیم ساختارهای بسیار دقیق را بازسازی کنیم.

او اضافه کرد: ما دریافتیم که در نظر دریافت حرکت کهکشان ها و سرعت های شعاعی آن ها، علاوه بر توزیع آن ها، کیفیت نقشه را به شدت افزایش می دهد و تماشا جزئیات را برای ما ممکن می سازد.

این تیم سپس مدل خود را بر روی داده های واقعی دنیا محلی از کاتالوگ کهکشانی Cosmicflow-3 پیاده سازی کرد. این لیست شامل داده های جامعی درباره توزیع و حرکت بیش از 17 هزار کهکشان در نزدیکی راه شیری، تا فاصله 200 پارسک، است.

نقشه حاصل از شبکه کیهانی محلی در مقاله 26 می (5 خرداد) نشریه استروفیزیکال ژورنال (Astrophysical Journal) منتشر شده است. پژوهشگران دانشگاه سئول و مؤسسه علوم فضایی کره جنوبی هم در این پژوهش همکاری داشته اند که با حمایت بنیاد تحقیقات ملی کره جنوبی، وزارت آموزش کره جنوبی، بنیاد ملی علوم آمریکا، برنامه تئوری اخترفیزیک ناسا و مرکز محاسبات پیشرفته در مؤسسه مطالعات پیشرفته کره جنوبی اجرا شده است.

نقشه دقیق از شبکه تارهای کیهانی محلی

این نقشه ساختارهای برجسته شناخته شده در دنیا محلی، از جمله صفحه محلی (Local Sheet) منطقه ای از فضا که شامل کهکشان راه شیری، کهکشان های نزدیک در گروه محلی و کهکشان های خوشه ویرجین و بعلاوه منطقه تهی جای یا پوچ محلی (Local Void) که منطقه ای نسبتا خالی از فضا در کنار گروه محلی است را به خوبی بازفراوری می نماید. علاوه بر این دانشمندان چندین ساختار نو را شناسایی کردند که احتیاجی به تحقیقات بیشتری دارند از جمله ساختارهای رشته ای کوچکتری که کهکشان ها را به هم متصل می نمایند.

جئونگ گفت: داشتن یک نقشه محلی از شبکه کیهانی، فصل تازه ای از مطالعه کیهان شناسی را باز می نماید. ما می توانیم شیوه ارتباط توزیع ماده تاریک با دیگر داده های تابشی را مطالعه کنیم که به ما در درک اهمیت ماده تاریک یاری می نماید. بعلاوه می توانیم این ساختارهای رشته ای را مستقیما به اسم پل های مخفی میان کهکشان ها مطالعه کنیم.

پیش بینی آینده

برای نمونه گفته شده که کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا ممکن است به آرامی به سمت یکدیگر حرکت نمایند اما اینکه آیا ممکن است طی میلیاردها سال با هم برخورد نمایند، هنوز به صورت قطعی تعیین نیست. مطالعه رشته های ماده تاریک که دو کهکشان را به هم متصل می نماید، می تواند بینش مهمی درباره آینده آن ها ارائه کند.

به گفته جئونگ از آنجا که ماده تاریک بر حرکت های دنیا حاکم است، اساسا سرنوشت ما را معین می نماید. بنابراین می توانیم از رایانه بخواهیم که نقشه را برای میلیاردها سال تکامل ببخشد تا ببینیم در آینده، در دنیا محلی ما چه روی می دهد. یا می توانیم مدل را به گذشته بازگردانیم تا بتوانیم تاریخچه همسایگی کیهانی خود را درک کنیم.

پژوهشگران معتقدند که می توانند با اضافه کردن داده های کهکشان های بیشتر، دقت این نقشه ماده تاریک را بهبود دهند. آنالیز های نجومی برنامه ریزی شده، برای نمونه با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، می تواند این امکان را فراهم کند که کهکشان های کم نور یا کوچکی را که هنوز مشاهده نشده اند و یا کهکشان های دورتر را به مدل خود اضافه نمایند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از ساختارهای رشته ای ماده تاریک

Credit: Daily Express

منبع: Futurity

آژانس مسافرتی: مجری سفرهای کانادا و آمریکا | مجری مستقیم کانادا و آمریکا، کارگزار سفر به کانادا و آمریکا

مجله وبلاگ فروش: مجله وبلاگ فروش | ارائه نرم افزارهای مدیریت وبسایت را به ما بسپارید.