Новая карта распределения темной материи в местной Вселенной обнаруживает несколько прежде незамеченных филаментарных структур, связывающих галактики. Эта карта, разработанная с использованием алгоритмов машинного обучения международной командой ученых, поможет глубже понять природу темной материи, а также историю и будущее нашей местной Вселенной.
Темная материя представляет собой неуловимую субстанцию, на которую приходится 80 процентов содержимого Вселенной. Она также составляет «скелет» структуры, называемой космологами «космической паутиной», крупномасштабной структуры Вселенной, которая, благодаря своему гравитационному влиянию, определяет характер движения галактик и другого космического материала. Однако распределение темной материи в местной Вселенной в настоящее время неизвестно, поскольку оно не может быть измерено напрямую. Вместо этого исследователи описывают ее распределение по гравитационному воздействию на другие объекты Вселенной, такие как галактики.
«Ирония состоит в том, что нам проще изучить распределение темной материи, расположенной намного дальше от нас, поскольку она относится к очень далекому прошлому, которое легче поддается изучению», — сказал Дун Хуэй Джонг (Donghui Jeong), адъюнкт-профессор астрономии и астрофизики Университета штата Пенсильвания, а также автор этого нового исследования, отвечающий за переписку. – Со временем, по мере роста крупномасштабной структуры Вселенной, сложность ее устройства возрастала, поэтому измерения концентраций темной материи в местной Вселенной становились все труднее и труднее».
Команда построила и «натренировала» свою модель, используя крупный набор симуляций галактик, известный как Illustris-TNG, который включает галактики, газы и видимую материю, а также темную материю. Команда, в частности, выбрала в проведенных симуляциях галактики, сравнимые по параметрам с Млечным путем, и в конечном счете идентифицировала те свойства галактик, которые необходимы для прогнозирования распределения темной материи.
Затем команда применила свою модель к реальным данным наблюдений местной Вселенной, извлеченным из каталога галактик Cosmicflow-3. Этот каталог содержит обширные данные по распределению и движению более чем 17 тысяч галактик, расположенных в окрестностях Млечного пути – на расстоянии не более 200 мегапарсек от нас. Полученная в результате анализа карта была представлена в новой статье, опубликованной группой.
Исследование увидело свет в журнале Astrophysical Journal.