銀河間の「隠された橋」を示す暗黒物質地図

宇宙の暗黒物質の新しい地図は、銀河をつなぐこれまで知られていなかったいくつかの糸状構造にさらに光を当てます。 

ペンシルベニア州立大学の天体物理学者を含む国際チームによる機械学習を使用して作成された地図は、暗黒物質の性質、私たちの宇宙の歴史と未来に関する研究を可能にする可能性があります。

暗黒物質とは

暗黒物質は、宇宙の80％を占めるとらえどころのない物質です。 それはまた、宇宙論者が呼ぶものの「骨格」を提供します 宇宙ネットワーク、その重力の影響で、銀河や他の宇宙物質の動きを決定する宇宙の大規模構造。 

しかし、暗黒物質の分布は現在不明です。 直接測定する方法はまだわかりません。

研究者は、銀河などの宇宙の他の物体への重力の影響に基づいて、その分布を推測します。

これまでのところ、とても近い

皮肉なことに、暗黒物質の分布をはるかに遠くまで研究する方が簡単です。「暗黒物質は、はるかに複雑ではない非常に遠い過去を反映しているからです」と彼は言います。 ドンフイジョン、ペンシルベニア州立大学の天文学および天体物理学の准教授であり、研究の著者。

「時間の経過とともに、宇宙の大規模構造が成長するにつれて、宇宙の複雑さが増しているため、暗黒物質を局所的に測定することは本質的に困難になっています。」

宇宙のウェブをマッピングする以前の試みは、初期の宇宙のモデルから始まりました。 次に、このモデルから数十億年にわたる進化をシミュレートしました。 これまで十分に詳細な結果を生み出していない、計算量の多い方法。

銀河の構造を探す

新しい研究では、研究者たちはまったく異なるアプローチを取りました。 彼らは機械学習を使って、銀河の分布と動きに関する情報を利用して暗黒物質の分布を予測するモデルを開発しました。

研究者たちは、銀河シミュレーションの大規模なセットを使用してモデルを構築し、訓練しました。 イラストリス-TNG、銀河、ガス、その他の可視物質と暗黒物質が含まれます。 チームは、天の川の銀河に匹敵するシミュレートされた銀河を具体的に選択し、最終的に、暗黒物質の分布を予測するために銀河のどの特性が必要かを特定しました。

シミュレートされた経験

「特定の情報が提供されると、モデルは基本的に、以前に観察した内容に基づいてギャップを埋めることができます」とJeong氏は言います。 

「私たちのモデルの地図はシミュレーションデータと完全には一致していませんが、それでも非常に詳細な構造を再構築することができます。 銀河の動きとその分布を含めると、地図の品質が大幅に向上し、より詳細に見ることができることがわかりました。

結果として得られたローカル宇宙ネットワークの地図は、記事で公開されています 26月XNUMX日にアストロフィジカルジャーナルにオンラインで掲載されました。

新しい銀河マップの作成方法

たとえば、天の川銀河とアンドロメダ銀河はゆっくりと互いに向かって移動する可能性があることが示唆されていますが、それらが何十億年にもわたって衝突する可能性があるかどうかは不明です。 XNUMXつの銀河をつなぐ暗黒物質フィラメントを研究することは、それらの将来への重要な洞察を提供することができます。

「暗黒物質は宇宙のダイナミクスを支配しているので、それは基本的に私たちの運命を決定します」とチョンは言いました。 「それで、私たちはコンピューターに何十億年もの間地図を進化させて、地元の宇宙で何が起こるかを見るように頼むことができます。 そして、私たちは宇宙の近所の歴史を理解するためにモデルを過去に進化させることができます。」

研究者たちは、銀河を追加することで地図の精度を向上させることができると信じています。 

たとえば、ジェイムズウェブスペース望遠鏡を使用した計画された天文調査は、私たちの銀河にますます詳細を追加します。