銀河系跟其他星系有「連結」!科學家用 AI,找到它們之間的暗物質絲線

宇宙的暗物質分布。圖片來源:ESA

銀河系不是懸浮於宇宙的獨立星系,它跟其他星系有「星與星的連結」!

在多數人的認知中,星系彼此間是獨立的。從可見物質的角度來看是如此,但如果考量暗物質的話,其實星系與星系間是有連結的,而暗物質就是連結星系的「絲線」。賓州大學天體物理學者用 AI 繪製了一張全新的暗物質地圖,揭示了「星與星的連結」。研究團隊將論文發表在《The Astrophysical Journal》期刊上。

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暗物質無法用電磁波觀測,只能用重力檢測

暗物質是種電磁中性的物質,不會與電磁波發生交互作用,因此肉眼看不到,也無法透過望遠鏡觀測。但是暗物質與物質間有重力作用,因此科學家能透過重力,檢測出暗物質的存在。

但繪製引力模型並不容易,科學家會從早期的宇宙模型開始,讓它經過數十億年的膨脹與可見物質的演變後,再填補引力的空白,並找出暗物質的位置。研究人員通常會用超級電腦來模擬此過程,但這會消耗大量的算力與時間。

研究團隊用 AI,找出星系間的暗物質連結

賓州大學團隊採用不同的方式。研究人員使用數千個電腦模擬出的宇宙模型,訓練一個機器學習程式。研究人員將機器學習模型與電腦模擬出的模型比對,確認準確性後,就將其應用於現實的數據。研究團隊使用 Cosmicflows-3 星系目錄,當中包含 2 億秒差距,也就是 65 億光年內可見物質的分布與運動的相關數據。這個區域中有超過 1.7 萬個星系。

透過 AI,研究團隊繪製出宇宙暗物質的新地圖。機器學習演算法重製了宇宙學模型中已知或懷疑的內容,但也提出新的特徵,例如銀河系周圍的星系與銀河系之間連結的暗物質絲帶。

論文主要作者 Donghui Jeong 表示,這 AI 對於星系將如何隨時間推移的研究至關重要。例如銀河系與仙女座星系將在 45 億年後碰撞,了解暗物質的作用,就能幫助科學家了解星系合併的過程與原因。Jeong 說明,了解暗物質的分布,就能精準算出星系移動的加速度。

參考資料

The Astrophysical Journal》、《Live Science

(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:ESA

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