ダークマターの探索における人工知能

人工知能が暗黒物質の研究に活用されるのは時間の問題でした。新しい AI アルゴリズムは、興味深いことに物質の 85% を占めるこの目に見えない物質の証拠となる兆候を求めて銀河団の画像を分析するように設定されています 宇宙。

確立されたモデルによると 宇宙論、各銀河は暗黒物質の光輪に囲まれています。同様に、銀河団は暗黒物質の巨大なハローの中に浸透しており、それを間接的に検出できます。の 科学者 彼らはまた、暗黒物質の重力の影響が空間をどのように曲げるかを観察することによって、クラスター内の暗黒物質の分布を決定することもできます。これにより、弱い、場合によっては強い重力レンズが生成されます。しかし、宇宙には膨大な量の暗黒物質があるにもかかわらず、それが何でできているのか誰も知りません。

時折、銀河、高温ガスと暗黒物質を含む 2 つの銀河団が衝突することがあります。これが起こった場合、衝突がどのように起こるかは暗黒物質の性質によって異なります。

それはすべて、相互作用断面積として知られる暗黒物質の特性に依存します。天文学者が暗黒物質を特定するのが非常に難しい理由の 1 つは、暗黒物質が重力を介する以外に通常の物質と相互作用しないように見えることです。ただし、一部のモデルは、暗黒物質粒子が相互作用する可能性があり、この相互作用がどの程度起こるかは相互作用断面積に依存すると予測しています。

したがって、2 つの銀河団が衝突するとき、暗黒物質のハローの運命はこの断面に依存します。断面積の値が大きい場合、衝突する 2 つの暗黒物質ハローの粒子が相互作用し、暗黒物質の速度が低下します。一方、銀河は航行し、星やその中の他の天体の中には大きな空間があるため、あなたが考えるような「衝突」はほとんどありません。一方、クラスター内の巨大な水素雲は衝突し、加熱されて X 線を放出しています。

相互作用断面積の値が大きい場合、暗黒物質は銀河から分離され、高温ガス雲の近くに分布します。

あるいは、暗黒物質の断面積が小さい場合、暗黒物質と銀河は分離されますが、それほど大きくは分離されず、暗黒物質は銀河と高温ガスの間にあることになります。断面積がゼロである場合、つまり暗黒物質が衝突していないことを意味する場合、暗黒物質のハローは、まったく相互作用することなく相互に通過するときに銀河と一緒に留まると予想されるはずです。

ただし、いくつかの問題があります。 1つはそれです 銀河団衝突は人間の時間スケールで進行状況を明らかにするには長すぎるため、銀河団衝突のスナップショットしか見ることができません。 。さらに、これらのスナップショットはすべて衝突のさまざまな段階でさまざまな角度から観察されているため、銀河団の合体がまったく同じに見えることはなく、それぞれの例で何が起こっているかを見分けるには訓練された目が必要です。

2つ目の合併症は、 活動的なブラックホールを持つ銀河からの放射風が及ぼす影響。これらの特徴は通常、おとめ座銀河団の M87 など、銀河団内の最大の銀河で見られます。これらの放射風は、最終的に放射風を動かすもの、つまり中心ブラックホールに向かって落下する物質に直接影響を与えるため、「フィードバック」と呼ばれます。このフィードバックは物質を銀河から押し出し、銀河団内の銀河系外媒体に押し込む可能性があるため、通常の物質は暗黒物質が存在すると予想される場所に行き着く可能性があります。

可能性を区別しやすくするために、o デビッド・ハーヴェイ の ローザンヌ連邦工科大学 スイスで彼は一冊の本を書いた AIアルゴリズム プログラムからの銀河団衝突のシミュレーション画像で訓練されました バハマ (大質量系のバリオンとハロー) は、リバプール ジョン ムーアズ大学、ライデン大学、ジョンズ ホプキンス大学、およびフランスの CNRS の研究者によって実施されました。

シミュレーションでは、暗黒物質がまったく存在しないものも含め、さまざまな断面積を持つ銀河団の衝突をモデル化します。

ハーベイは、画像内の非常に優れたパターン認識が可能な畳み込みニューラル ネットワーク (>) であるアルゴリズムのさまざまなバージョンをテストしました。ハーベイは、彼のアルゴリズムのより複雑なバージョンである「」を発見しました。インセプション」は最も正確で、シミュレーションされた群れの衝突の特徴を尋ねられた場合、80% の成功率を達成しました。

暗黒物質の謎を解明するために、いくつかのプログラムがすでに銀河団の衝突を画像化している。宇宙望遠鏡 ハッブルX線天文台の協力を得て チャンドラは、しばらくの間、銀河団衝突の画像化を行ってきましたが、最も有名なのは 2006 年の弾丸銀河団シリーズです。さらに最近では、欧州宇宙機関 (ESA) が、 ユークリッド、いわゆる「」を研究するように設計されています。ダークユニバース」 クラスター内の暗黒物質の存在を含む。そしてより小規模では、と呼ばれる高高度気球ミッション スーパービット は2023年に2か月間世界中を飛行し、銀河団の衝突を撮影し、その後アルゼンチンに緊急着陸した。このすべての観測データと、今後さらに追加されるアルゴリズムを活用して、インセプションハーベイは、暗黒物質というパズルの答えをより早く見つけるのに役立ちます。

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