Uczeni przeprowadzili spójne badanie zderzeń galaktyk w rzeczywistych i symulowanych wszechświatach z udziałem polskiego naukowca z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Po raz pierwszy udało się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego Wszechświata, wykorzystując do tego sztuczną inteligencję. Współautorem pionierskiej pracy jest dr William Pearson z Zakładu Astrofizyki Departamentu Badań Podstawowych NCBJ.
Ostatnia Nagroda Nobla pokazała, jak ważną i fascynującą dziedziną jest astrofizyka. Wielu naukowców od lat próbuje odkryć tajemnice Wszechświata, jego przeszłość i przyszłość. Teraz po raz pierwszy udało im się znaleźć zlewające się pary galaktyk przy użyciu identycznej metody zarówno w symulacjach, jak i obserwacjach prawdziwego Wszechświata, wykorzystując do tego sztuczną inteligencję.
W badaniach prowadzonych przez Lingyu Wang (Holenderski Instytut Badań Kosmicznych, SRON), Vicente Rodriguez-Gomez (Instytut Radioastronomii i Astrofizyki, IRyA) oraz Williama J. Pearsona (Narodowe Centrum Badań Jądrowych, NCBJ) zastosowano pionierską metodę identyfikacji zderzających się galaktyk zarówno w symulacjach, jak i w obserwacjach rzeczywistego Wszechświata.
Zderzenia galaktyk nie są niczym nowym, od początku powstania wszechświata galaktyki zderzają się ze sobą, często łącząc się w jedną większą galaktykę. Wiadomo, że większość znanych nam galaktyk uczestniczyła w co najmniej kilku takich zderzeniach w ciągu swojego życia. Proces zderzania się galaktyk trwa zwykle setki milionów lat. To ważny aspekt historii naszego Wszechświata, który możemy zobaczyć też na własne oczy np. dzięki zdjęciom z teleskopu Hubble’a.
Identyfikacja zderzających się galaktyk nie jest jednak prosta. Proces ten możemy badać albo symulując całe wydarzenie i analizując jego przebieg, albo obserwując je w realnym świecie. W przypadku symulacji jest to proste: wystarczy śledzić losy konkretnej galaktyki i sprawdzać, czy i kiedy łączy się z inną galaktyką. W prawdziwym Wszechświecie sprawa jest trudniejsza. Ponieważ zderzenia galaktyk są rzadkie i trwają miliardy lat, w praktyce widzimy tylko jeden „moment” z całego długiego procesu zderzenia. Astronomowie muszą dokładnie zbadać obrazy galaktyk, aby ocenić, czy znajdujące się na nich obiekty wyglądają tak, jakby się zderzały lub niedawno połączyły.
Symulacje można porównać z prowadzeniem kontrolowanych eksperymentów laboratoryjnych. Dlatego są potężnym i użytecznym narzędziem do zrozumienia procesów zachodzących w galaktykach. Dużo więcej wiemy na temat zderzeń symulowanych niż zderzeń zachodzących w prawdziwym Wszechświecie, ponieważ w przypadku symulacji możemy prześledzić cały długotrwały proces zlewania się konkretnej pary galaktyk.. W prawdziwym świecie widzimy tylko jeden etap całego zderzenia.
„Wykorzystując obrazy z symulacji, jesteśmy w stanie wskazać przypadki zderzeń, a następnie wytrenować sztuczną inteligencję (AI), aby była w stanie zidentyfikować galaktyki w trakcie takich zderzeń.” – wyjaśnia dr William J. Pearson z Zakładu Astrofizyki NCBJ, współautor badań. „Aby sztuczna inteligencja mogła spełnić swoje zadanie, obrazy symulowanych galaktyk przetworzyliśmy tak, żeby wyglądały, jakby były obserwowane przez teleskop. Naszą AI przetestowaliśmy na innych obrazach z symulacji, a potem zastosowaliśmy ją do analizy obrazów prawdziwego Wszechświata w celu wyszukiwania przypadków łączenia się galaktyk.”
W badaniach sprawdzono, jak szanse na prawidłową identyfikację zderzającej się pary galaktyk zależą m.in. od masy galaktyk. Porównywano wyniki oparte na symulacjach i rzeczywistych danych. W przypadku mniejszych galaktyk AI poradziła sobie równie dobrze w przypadku obrazów symulowanych i rzeczywistych. W przypadku większych galaktyk pojawiły się rozbieżności, co pokazuje, że symulacje zderzeń masywnych galaktyk nie są wystarczająco realistyczne i wymagają dopracowania.
Informację przygotowali: Aleksandra Lenartowicz i William Pearson
