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 | Оффтопик

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

Тайны чайного листа: как рождается аромат черного чая

Черный чай — напиток, покоривший мир. Его терпкий вкус и многогранный аромат — результат сложнейшего каскада биохимических превращений, происходящих в чайном листе. Ученые уже...

Дикобразы-первопроходцы: как они попали в Северную Америку задолго до Панамского перешейка?

Они неуклюжи, медлительны и ощетиниваются тысячами острых игл. Знакомьтесь, североамериканские дикобразы — существа, полные загадок, окутанные завесой эволюционной тайны. Долгое время...

Обзор iGPSport TL30: умный задний свет для вашего велосипеда

Задний свет iGPSport TL30 представляет собой умное и функциональное решение для повышения безопасности велосипедиста в тёмное время суток. Эта яркая красная фара выдаёт свет интенсивностью до 50...

Как защититься от вируса-шифровальщика (винлока)

Большинство из вас, читающих эти строки, либо уже сталкивались с этой гадостью под названием «вирус-шифровальщик», также известной как «винлок», либо столкнутся в будущем. И если это не случалось...

Зачем в Китае запретили строительство небоскребов?

Китай — одна из стран, известная своими современными высотками. Например, здесь находится третий по высоте небоскреб в мире — Шанхайская башня (632 м). Такой план застройки...

Как выбрать свечи зажигания для вашего автомобиля

Многие считают, что не стоит уделять много внимания выбору свечей зажигания. Однако, для бензиновых агрегатов это чрезвычайно важные детали. Если не правильно подобрать свечи, то двигатель может...