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La mappatura basata sull’intelligenza artificiale della materia oscura rivela i “ponti” tra le galassie


 
Ora che conosciamo la distribuzione della materia oscura, possiamo calcolare con maggiore precisione l’accelerazione che sposterà le galassie intorno a noi.
 
Le galassie sono ammassi di stelle, polvere, gas e materia oscura tenuti insieme dalla gravità. Il nostro universo in continua espansione ne ha miliardi. Uno studio del 2019 pubblicato su The Astrophysical Journal ha mostrato che centinaia di galassie ruotavano in sincronia con quelle situate a decine di milioni di anni luce di distanza.

Un team di scienziati e astrofisici dell’Università di Seoul, della Seoul National University e della Penn State University ha sviluppato una nuova mappa della materia oscura realizzata utilizzando l’intelligenza artificiale che rivela i filamenti nascosti della “roba invisibile” che collega le galassie.

Nuovo approccio
Secondo la NASA, l’universo comprende ~68% di energia oscura, ~27% di materia oscura, ~5% di materia normale. La materia oscura che costituisce più di un quarto dell’universo non interagisce con la forza elettromagnetica, il che significa che non può assorbire, riflettere o emettere luce, rendendola estremamente difficile da individuare. La sua esistenza è stata dedotta dall’effetto gravitazionale che sembra avere sulla materia visibile. Secondo alcuni ricercatori, la materia oscura potrebbe consistere in particelle massicce che interagiscono debolmente (WIMP), mentre altri credono che sia composta da particelle ultraleggere chiamate assioni.

Mentre dobbiamo ancora arrivare a un consenso sulla sua composizione, gli effetti della materia oscura sono abbastanza rilevabili nelle forze gravitazionali che permeano l’universo. Mappare questi “effetti” non è un compito facile. In passato, i ricercatori hanno utilizzato grandi simulazioni al computer, con un modello dell’universo primordiale e avanzando rapidamente attraverso miliardi di anni di evoluzione ed espansione per riempire i vuoti gravitazionali per capire dove fosse la materia oscura e dove dovrebbe essere ora . Questo metodo è computazionalmente intensivo e richiede tempo.

La nuova ricerca del team della Pennsylvania State University ha utilizzato un approccio diverso per costruire questa mappa. La loro mappa si concentra sulle vicinanze della galassia della Via Lattea dell'”universo locale”. L’autore principale dello studio Donghui Jeong ha affermato che, nonostante sia vicino, è difficile da mappare poiché è pieno di strutture complesse fatte di materia visibile. 

I ricercatori hanno addestrato un programma di apprendimento automatico sulle simulazioni al computer della materia visibile e oscura nell’universo locale chiamato Illustris-TNG. Il team ha selezionato in modo specifico simulazioni di galassie paragonabili alla Via Lattea. 

Per garantire la precisione, il team ha testato l’addestramento dell’algoritmo di apprendimento automatico su un secondo set di simulazioni Illustris-TNG. Dopo questo, l’algoritmo è stato applicato ai dati del mondo reale: dati di distribuzione e movimento della materia visibile entro 6,5 miliardi di anni luce dalla Via Lattea con oltre 17.000 galassie.

 

Il risultato finale è stata una nuova mappa della materia oscura nell’universo locale che ha illustrato la sua relazione con la materia visibile. La mappa ha anche suggerito nuove caratteristiche come lunghi filamenti di materia oscura che collegano le galassie alla Via Lattea e tra loro.

Secondo Jeong, questa ricerca è molto importante per capire come si muoveranno le galassie in un dato momento. “Ora che conosciamo la distribuzione della materia oscura, possiamo calcolare con maggiore precisione l’accelerazione che sposterà le galassie intorno a noi”, ha detto Jeong. 

Avvolgendo
Nel frattempo, i ricercatori del Dark Energy Survey (DES) hanno recentemente sviluppato la “più grande mappa conosciuta della materia oscura” utilizzando l’intelligenza artificiale. Il team ha anche affermato di essere stato in grado di mappare la posizione dei vuoti cosmici in cui le leggi delle convenzioni della fisica potrebbero non essere applicabili.

 

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