Великомасштабна структура Всесвіту допомагає вивчати походження, склад та еволюцію космосу. Вона також важлива для тестування нових теорій фундаментальної фізики.
Зараз йде робота по збору даних для більш масштабних оглядів галактик. А такі дослідницькі інструменти, як Dark Energy Spectroscopic Survey (DESI), Euclid, Nancy Roman Space Telescope, SPHEREx та Subaru Prime Focus Spectrograph націлені на формування спектроскопічної мапи всесвіту. Вони охоплять більш складні космічні структури, ніж ті, що зараз доступні науковцям. Що зменшить статистичні невизначеності та відкриє додаткові шляхи для теоретиків.
Разом із тим вже очевидно, що потрібні нові статистичні методи. Традиційні двоточкові кореляційні функції не захоплюють всю інформацію, а спектри перекосу, двоточкові функції з маркуванням або статистика розподілу щільності та хвильові перетворення, скоріше за все, передбачають занадто приблизні розрахунки, щоб робити космологічні висновки.
За деякими оцінками, симуляційний метод може стати перспективним підходом для обробки астрофізичних даних. Він використовує симуляції та глибокі нейронні мережі для оцінки параметрів. Маршрутні дослідження продемонстрували, що цей метод може дати кращі результати, ніж стандартний аналіз астрономічних спостережень.
Зокрема, мова йде про інструмент "simbig", який дозволяє використовувати симуляції для великого масиву даних. Він використовує модель розподілу гало для точного моделювання галактичних кластерів. І допомагає отримати нові космологічні обмеження з SDSS-III BOSS — міжнародного проекту, який має на меті картографування просторового розподілу світних червоних галактик та квазарів для виявлення характерного масштабу.
Такий масштаб оцінюються за допомогою звукових хвиль, поширених в часи раннього Всесвіту. Уявіть собі кола води, які, подібно 3d-принтеру, “друкують” характерний масштаб на флуктуаціях космічного мікрохвильового фону. Саме такі флуктуації з часом перетворилися на великі структури, галактики, а це означає, що масштаб баріонних (складених з трьох кварків, “звичайний” для стандартної моделі) акустичних коливань описує видимий спектр галактик.
Використовуючи акустичний масштаб як фізично калібровану лінійку, BOSS визначить кутову діаметральну відстань з точністю 1% на червоних зсувах z = 0.3 та z = 0.55, використовуючи розподіл галактик.
Науковці також сподіваються виміряти розподіл ліній поглинання квазарів на z = 2.5, що уточнить вимірювання кутової діаметральної відстані на цьому червоному зсуві до 1.5%.
Крім того, ми зможемо розв'язати проблему швидкості космічного розширення з точністю 1-2% на тих же червоних зсувах. В цілому новітні вимірювання забезпечать більш точними математичними інструментами вимогливі тести для теорій темної енергії та походження космічного прискорення.
Також вам може бути цікаво:
Що таке світло? Результати дослідження 1/8 Всесвіту
А що буде з нашим поглядом на всесвіт, якщо поміняємо математику?
