Hópur vísindamanna gæti hafa rekist á róttækan nýja leið til að rannsaka heimsfræði.
Heimsfræðingar ákveða venjulega samsetningu alheimsins með því að skoða eins marga hluta hans og mögulegt er. En þessir vísindamenn komust að því að reiknirit fyrir vélanám getur skoðað eina vetrarbraut með líkani og spáð fyrir um heildarsamsetningu stafræna alheimsins sem hún er í - svipað og að greina tilviljunarkennt sandkorn í smásjá og ákvarða massa Evrasíu. Svo virðist sem vélarnar hafi uppgötvað mynstur sem í framtíðinni gæti gert stjörnufræðingum kleift að draga stórfelldar ályktanir um raunverulegan alheim með því einfaldlega að rannsaka grunnbyggingareiningarnar.
„Þetta er allt önnur hugmynd. Í stað þess að mæla þessar milljónir vetrarbrauta geturðu bara tekið eina. Það kemur á óvart að það virki,“ sagði Francisco Villaescuza-Navarro, fræðilegur stjarneðlisfræðingur við Flatiron Institute í New York og aðalhöfundur blaðsins.
Þetta hefði ekki átt að gerast. Hin ótrúlega uppgötvun spratt upp úr æfingu sem Vilaescuza-Navarro gaf Jupiter Dean, nemanda við Princeton háskóla: að byggja upp tauganet sem, miðað við eiginleika vetrarbrautar, gæti metið nokkra heimsfræðilega eiginleika. Áskorunin var einfaldlega að kynna Dean fyrir vélanámi. Þá tóku þeir eftir því að tölvan var að reikna út heildarþéttleika efnisins. „Ég hélt að nemandinn gerði mistök,“ sagði Villaescuza-Navarro. „Það var svolítið erfitt fyrir mig að trúa því, satt að segja.“
Rannsakendur greindu 2000 stafræna alheima sem voru búnir til sem hluti af Cosmology and Astrophysics with Machine Learning Modeling (CAMELS) verkefninu. Þessir alheimar voru mismunandi að samsetningu frá 10% til 50% efnis, en restin er dimm orka, sem veldur því að alheimurinn þenst út hraðar og hraðar (raunverulega alheimurinn okkar er um það bil þriðjungur dökkt og sýnilegt efni og tveir þriðju myrkra orku) . Þegar leið á uppgerðina runnu hulduefni og sýnilegt efni saman í vetrarbrautir. Líkamslíkingarnar innihéldu einnig grófa meðferð á flóknum fyrirbærum eins og sprengistjörnum og losun úr risasvartholum.
Taugakerfi Dean rannsakaði næstum 1 milljón herma vetrarbrauta í þessum ýmsu stafrænu alheimum. Frá sínu guðlega sjónarhorni þekkti hann stærð hverrar vetrarbrautar, samsetningu, massa og meira en tug annarra eiginleika. Hann leitaðist við að tengja þennan talnalista við þéttleika efnis í móðuralheiminum.
Það tókst. Þegar það var prófað á þúsundum nýrra vetrarbrauta frá tugum alheima sem það hafði ekki áður kannað, gat tauganetið spáð fyrir um eðlisþéttleika geimefna með 10% nákvæmni. „Það skiptir ekki máli hvaða vetrarbraut þú ert að horfa á, enginn hélt að þetta væri einu sinni mögulegt,“ sagði Villaescuza-Navarro.
Einnig áhugavert:
- Space Entertainment Enterprise mun hefja geimkvikmyndastofu árið 2024
- Amazon Alexa verður stafrænn aðstoðarmaður NASA í Artemis I geimferðunum
Frammistaða reikniritsins vakti undrun rannsakenda vegna þess að vetrarbrautir eru í eðli sínu óskipuleg fyrirbæri. Sumir myndast allt í einu en aðrir vaxa við að éta nágranna sína. Risastórar vetrarbrautir hafa tilhneigingu til að halda efni sínu á meðan sprengistjörnur og svarthol í dvergvetrarbrautum geta kastað mestu af sýnilegu efni sínu frá sér.
Ein túlkun er sú að "Alheimurinn og/eða vetrarbrautirnar eru einhvern veginn miklu einfaldari en við ímynduðum okkur." Teymið eyddi sex mánuðum í að reyna að skilja hvernig tauganetið varð svo viturlegt. Þeir könnuðu til að ganga úr skugga um að reikniritið hefði ekki bara fundið einhverja leið til að draga þéttleikann út frá hermikóðanum frekar en frá vetrarbrautunum sjálfum. Með röð tilrauna skildu vísindamennirnir hvernig reikniritið ákvarðar geimþéttleikann. Með því að endurþjálfa netið ítrekað, kerfisbundið fela ýmsa vetrarbrautareiginleika, einbeittu þeir sér að mikilvægustu eiginleikum.
Tauganetið leiddi í ljós mun nákvæmara og flóknara samband milli um það bil 17 vetrarbrautareiginleika og þéttleika efnis. Þessi tenging er viðvarandi þrátt fyrir samruna vetrarbrauta, stjörnusprengingar og svartholsgos.
Rannsóknin bendir til þess að fræðilega séð gæti yfirgripsmikil rannsókn á Vetrarbrautinni og ef til vill nokkrum öðrum vetrarbrautum í grenndinni leyft mjög nákvæma mælingu á efninu í alheiminum okkar. Slík tilraun, sagði Villaescuz-Navarro, gæti gefið vísbendingar um aðrar tölur sem hafa kosmíska þýðingu, eins og summan af óþekktum massa þriggja tegunda daufkyrninga í alheiminum.
Vísindamenn fagna því að tauganetinu tókst að finna mynstur í sóðalegum vetrarbrautum tveggja sjálfstæðra uppgerða. Stafræna uppgötvunin vekur möguleikann á því að raunverulegur alheimur geymi svipaða tengingu milli hins mikla og smáa.
Þetta er mjög gott mál. Það kemur á tengslum milli alls alheimsins og einnar vetrarbrautar.
Lestu líka:
- Stjörnufræðingar hafa uppgötvað nýjan flokk vetrarbrautaþoka
- Vísindamenn staðfesta í fyrsta sinn sérvitran samruna svarthola