Кластеризация галактик: что это такое и как ученые ее изучают

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Вселенная — это бесконечный океан загадок, а галактики — его мерцающие острова. Ученые, подобно космическим детективам, стремятся разгадать тайны их рождения, эволюции и взаимодействия, используя для этого мощный инструмент — обзоры красных смещений галактик. Представьте себе огромную трехмерную карту Вселенной, где каждая точка — это галактика, а ее цвет указывает на скорость удаления от нас. Эта карта, созданная на основе анализа спектров далеких галактик, позволяет заглянуть в прошлое и увидеть, как менялась структура Вселенной на протяжении миллиардов лет.

Автор: Designer

Однако, подобно тому, как детективу недостаточно просто знать расположение улик на месте преступления, ученым мало просто иметь карту распределения галактик. Чтобы понять, какие силы двигают космической эволюцией, нужно расшифровать скрытые закономерности в расположении галактик — их «кластеризацию».

Здесь на сцену выходят загадочные «корреляционные функции» — математические инструменты, которые описывают, как галактики группируются друг с другом. Проще говоря, они показывают, насколько вероятно найти галактику рядом с другой галактикой на определенном расстоянии.

Долгое время ученые полагались на двухточечные корреляционные функции — своего рода «линейки», измеряющие связь между парами галактик. Но подобно тому, как картина состоит не только из точек, а из сложных переплетений линий и форм, так и Вселенная не может быть описана только парными взаимодействиями.

Измеренный спектр мощности монополя. a Монополь (умноженный на k) трех типов спектров мощности, указанных в легенде, измеренный по макетам галактики МОЛИНО; b Повернутые спектры мощности монополя, определенные в уравнении. На обеих панелях линии в центре обозначают среднее значение макетов, а оттенки представляют неопределенность уровня достоверности 68%.
Автор: Wang, Y., Zhao, GB., Koyama, K. et al. Extracting high-order cosmological information in galaxy surveys with power spectra. Commun Phys7, 130 (2024). https://doi.org/10.1038/s42005-024-01624-7(CC-BY 4.0) Источник: www.nature.com

И тут на помощь приходят N-точечные корреляционные функции — более сложные инструменты, учитывающие взаимодействие не только пар, но и групп из трех, четырех и более галактик. Они раскрывают перед учеными новые горизонты, позволяя исследовать такие фундаментальные вопросы, как природа темной материи и темной энергии — таинственных сущностей, составляющих большую часть Вселенной.

Однако, использование N-точечных функций — задача не из легких. Это подобно попытке собрать сложный пазл, где каждая деталь — это измерение, требующее огромных вычислительных ресурсов и сложного моделирования.

Но недавно китайские ученые и их коллеги совершили прорыв, найдя способ «перевести» информацию из N-точечных функций на язык двухточечных. Это как если бы они изобрели специальный алгоритм, который позволяет по расположению двух точек на карте восстановить всю картину целиком!

Горизонтальные графики с уровнем достоверности 68% на σ8 и logM0 на основе различных комбинаций данных.
Автор: Wang, Y., Zhao, GB., Koyama, K. et al. Extracting high-order cosmological information in galaxy surveys with power spectra. Commun Phys7, 130 (2024). https://doi.org/10.1038/s42005-024-01624-7 (CC-BY 4.0) Источник: www.nature.com

Новый метод, основанный на технологии реконструкции плотности, открывает перед учеными новые горизонты в изучении Вселенной. Он позволит более эффективно использовать информацию из будущих обзоров галактик, таких как DESI, PFS и CSST, и приблизиться к разгадке величайших тайн космоса.

Так что же ждет нас впереди? Возможно, с помощью новых методов анализа данных мы сможем наконец-то понять, из чего состоит наша Вселенная, как она возникла и куда движется. И тогда космические головоломки, над которыми бьются ученые, сложатся в единую, захватывающую картину.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор накопителя 2.5" Orico Y-20 512 ГБ

Сегодня вспомним, что помимо распространенных накопителей NVMe SSD M2, существуют и даже используются еще другие стандарты. Стандарт 2,5″ SSD пришел на смену медленным HDD, и еще используется...

Не просто камни из космоса: неочевидные факты о Земле, открытые благодаря метеоритам

Они прибывают на Землю, словно письма из прошлого, запечатанные в огненных конвертах, — безмолвные вестники, несущие на своих оплавленных боках отпечатки эпох. Метеориты, а также их...

Докатка: как избежать опасностей на временном колесе

На дорогах часто случаются непредвиденные ситуации, и одна из самых распространённых — это поломка или повреждение колеса. В такие моменты на помощь приходит докатка, маленькое и удобное...

Космический бит: зачем NASA отправило хип-хоп к Венере?

Недавно NASA провернуло трюк, достойный, скорее, пиар-агентства, нежели организации, занимающейся серьезными научными исследованиями. Агентство отправило к Венере… нет, не новейший зонд,...

Россия – самая холодная страна, так ли это на самом деле

Мы живём в уникальной и огромной стране, которая расположена в Восточной Европе и Северной Азии. Её территория занимает более 17 миллионов квадратных километров, это делает её по площади одной из...

Имеет ли право инспектор ДПС останавливать ночью в неосвещенном месте?

Если в условиях города освещенность улиц одинаково хорошая в любое время суток, но за городом многие трассы освещены неравномерно. И ночью, в слабо освещенном месте очень не хочется останавливать...