Ми чимало знаємо про Всесвіт. Наприклад, як швидко він розширюється, скільки темної енергії й темної матерії зосереджено у просторі, як формуються великі структури - галактики та їх скупчення.
Астрономи використовують різні види спостережень, вимірюючи яскравість зірок, що вибухають, температурні коливання космічного мікрохвильового фону та спотворення світла під дією гравітації.
Однак ці спостереження не дають нам прямої відповіді на питання: з чого “зроблений” Всесвіт і як він функціонує? Навіть щоб об’єктивно інтерпретувати отримані дані, вченим потрібно використовувати абстрактні математичні моделі, які описують фізику Всесвіту.
Такі моделі доводиться спрощувати та робити часто неправдиві припущення. Так, одна з найбільш популярних моделей - космологія Алєксандра Фрідмана — допускає існування однорідного та ізотропного всесвіту, де темна енергія виконує роль загадкової константи.. По факту дозволяючи існувати цим самим моделям.
Якщо відмовиться від константи або темної матерії, наш картонний космологічний будиночок руйнується миттєво. Визнати помилку у власних розрахунках астрономи не можуть. Або не хочуть — не існує змістовної математичної альтернативи.
Але що, якщо всесвіт не такий простий? Що, якщо темна енергія змінюється в часі чи просторі, або існують інші форми енергії чи гравітації, про які ми навіть не підозрюємо?
Щоб не бути введеними в оману хибними допущеннями, астрономи постійно розробляють методи, які не покладаються на певні математичні категорії, намагаючись таким чином реконструювати властивості Всесвіту безпосередньо зі спостережень. Ці методи називаються модельно-незалежними, і вони спрямовані на пошук найбільш загального, гнучкого способу опису даних.
Зокрема, можна відштовхуватися від ідеї аналізу головних компонент — метод стандартизації закономірностей в наборі даних.
У нещодавній статті команда дослідників використала аналіз головних компонент для визначення нового способу порівняння різнопланових моделей Всесвіту та виявлення можливих несподіваних особливостей, які моделі не передбачають.
Науковці застосували свій метод до даних про відстані світності наднових - оцінки того, наскільки далеко знаходяться зірки, що вибухають. Вони показали, що новий метод демонструє найкращий спосіб опису даних, не приймаючи жодної моделі. Також можна оцінити помилки в розрахунках. По суті, виявити відхилення від Стандартної моделі.
Дослідники пояснили, що їхній метод працює внаслідок створення набору теоретичних припущень, які охоплюють широкий спектр можливої поведінки Всесвіту, а потім знаходять найкращу комбінацію наявних моделей.Таку комбінацію вони назвали проекцією; вона використовується як нова параметризація всесвіту, що не залежить від фонової фізики.
Проекцію також можна порівняти зі Стандартною моделлю або будь-якою іншою моделлю, щоб побачити, чи існують суттєві відмінності або подібності.
Космологи впевнені, що їхній метод корисний для перевірки достовірності та узгодженості різних моделей. Також він ефективний для пошуку підказок про природу темної енергії та гравітації.
Крім того, астрономи заявили, що їхній метод релевантний до інших видів космологічних даних, таких, як космічний мікрохвильовий фон або космічний зсув.
Вони сподіваються на розв'язання декількох теоретичних проблем, але потрібні більш точні вимірювання. На кшталт тих, що зараз робить космічний телескоп імені Джеймса Вебба.
Раніше астрономи пояснили, чому ми бачимо лише 5% Всесвіту. Відповідно, ми не можемо об'єктивно роздумувати про всесвіт.
До цього астрофізики запропонували нову теорію руху галактик та темної матерії.
Також великі питання щодо напруженості Габбла - ще одного показника, за допомогою якого ми уявляємо собі наш всесвіт.
