به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ این کشف با یادگیری ماشین و داده‌های گسترده از میلیون‌ها کهکشان امکان پذیر شد. این یافته‌ها سوالات جدیدی را در مورد نقش ماده تاریک و ادغام کهکشان‌ها در شکل دادن به کیهان مطرح می‌کند.
برای دهه‌ها، دانشمندان می‌دانستند که برخی از کهکشان‌ها در محیط‌های متراکم با بسیاری از کهکشان‌های دیگر در نزدیکی زندگی می‌کنند. دیگران در میان کیهان، با تعداد کمی یا هیچ کهکشان دیگری در گوشه جهان به تنهایی حرکت می‌کنند.
یک مطالعه جدید تفاوت عمده‌ای بین کهکشان‌ها در این محیط‌های متفاوت پیدا کرده است: کهکشان‌هایی که همسایگان بیشتری دارند تمایل دارند بزرگتر از همتایان خود باشند، که شکل و جرم مشابهی دارند، اما در محیط‌های کمتر متراکم زندگی می‌کنند. در مقاله‌ای که در ۱۴ آگوست در مجله اخترفیزیک منتشر شد، محققان دانشگاه واشنگتن، دانشگاه ییل، موسسه لایبنیز برای اخترفیزیک پوتسدام در آلمان و دانشگاه واسدا در ژاپن گزارش می‌دهند که کهکشان‌هایی که در مناطق متراکم‌تر جهان یافت می‌شوند تا ۲۵ درصد بزرگتر از کهکشان‌های جدا شده هستند.
این تحقیق که از یک ابزار جدید یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل میلیون‌ها کهکشان استفاده کرده است، به حل یک بحث طولانی مدت در میان فیزیکدانان نجومی در مورد رابطه بین اندازه کهکشان و محیط آن کمک می‌کند. این یافته‌ها همچنین سوالات جدیدی را در مورد چگونگی شکل گیری و تکامل کهکشان‌ها در طول میلیارد‌ها سال مطرح می‌کند.
نویسنده اصلی آریترا گوش، یک محقق پس از دکترا در نجوم UW و یک همکار کاتالیزور LSST-da با موسسه دیراک UW گفت: نظریه‌های فعلی شکل گیری و تکامل کهکشان‌ها نمی‌توانند به اندازه کافی این یافته را توضیح دهند که کهکشان‌های خوشه‌ای بزرگتر از همتایان یکسان خود در مناطق کمتر متراکم جهان هستند. این یکی از جالب‌ترین چیز‌ها در مورد فیزیک نجومی است. گاهی اوقات آنچه نظریه‌ها پیش بینی می‌کنند که ما باید پیدا کنیم و آنچه که یک نظرسنجی در واقع پیدا می‌کند، موافق نیست و بنابراین ما به عقب برمی گردیم و سعی می‌کنیم نظریه‌های موجود را اصلاح کنیم تا مشاهدات را بهتر توضیح دهیم.
مطالعات گذشته که به رابطه بین اندازه کهکشان و محیط نگاه می‌کردند، نتایج متناقضی داشتند. بعضی‌ها مشخص کردند که کهکشان‌های خوشه‌ای کوچکتر از کهکشان‌های جدا شده هستند. دیگران به نتیجه مخالف رسیدند. مطالعات به طور کلی در محدوده بسیار کوچکتر، بر اساس مشاهدات صد‌ها یا هزاران کهکشان بودند.
در این مطالعه جدید، گوش و همکارانش از یک نظرسنجی از میلیون‌ها کهکشان که با استفاده از تلسکوپ سوبارو در هاوایی انجام شده است، استفاده کردند. این تلاش، که به عنوان برنامه استراتژیک Hyper Suprime-Cam Subaru شناخته می‌شود، تصاویر با کیفیت بالا از هر کهکشان را گرفته است. این تیم حدود ۳ میلیون کهکشان با داده‌های با کیفیت بالا را انتخاب کردند و از یک الگوریتم یادگیری ماشین برای تعیین اندازه هر یک استفاده کردند. بعد، محققان اساسا یک دایره — یکی با شعاع ۳۰ میلیون سال نوری — را در اطراف هر کهکشان قرار دادند. این دایره نشان دهنده مجاورت نزدیک کهکشان است. سپس یک سوال ساده پرسیدند: چند کهکشان همسایه در این دایره قرار دارند؟
پاسخ یک روند کلی روشن را نشان داد: کهکشان‌هایی با همسایگان بیشتر نیز به طور متوسط بزرگتر بودند.
دلایل زیادی می‌تواند وجود داشته باشد. شاید کهکشان‌های خوشه‌ای متراکم وقتی برای اولین بار شکل می‌گیرند، به سادگی بزرگتر باشند، یا احتمال بیشتری برای ادغام کارآمد با همسایگان نزدیک داشته باشند. شاید ماده تاریک-آن ماده مرموز که بیشتر ماده را در جهان تشکیل می‌دهد، اما نمی‌تواند به طور مستقیم با هر وسیله فعلی تشخیص داده شود – نقش دارد. در نهایت، کهکشان‌ها در درون "هاله های" فردی ماده تاریک شکل می‌گیرند و جاذبه از آن هاله‌ها نقش مهمی در چگونگی تکامل کهکشان‌ها دارد.
گوش گفت: فیزیکدانان نجومی نظری باید مطالعات جامع تری را با استفاده از شبیه سازی انجام دهند تا به طور قطعی مشخص کنند که چرا کهکشان‌هایی که همسایگان بیشتری دارند، بزرگتر هستند. در حال حاضر، بهترین چیزی که می‌توانیم بگوییم این است که ما مطمئن هستیم که این رابطه بین محیط کهکشان و اندازه کهکشان وجود دارد.
استفاده از یک مجموعه داده فوق العاده بزرگ مانند برنامه استراتژیک Hyper Suprime-Cam Subaru به تیم کمک کرد تا به یک نتیجه گیری روشن برسد. اما این فقط بخشی از داستان است. ابزار جدید یادگیری ماشین که آنها برای کمک به تعیین اندازه هر کهکشان استفاده می‌کردند، همچنین عدم قطعیت ذاتی در اندازه گیری اندازه کهکشان را در نظر می‌گرفت.
گوش گفت: یک درس مهم که ما قبل از این مطالعه آموخته بودیم این است که حل این سوال فقط نیاز به بررسی تعداد زیادی کهکشان ندارد. شما همچنین به تجزیه و تحلیل آماری دقیق نیاز دارید. بخشی از آن از ابزار‌های یادگیری ماشین است که می‌تواند به طور دقیق میزان عدم اطمینان در اندازه گیری‌های ما از خواص کهکشان را اندازه گیری کند.
ابزار یادگیری ماشین که آنها استفاده می‌شود Gampen نامیده می‌شود یا شبکه برآورد خلفی مورفولوژی کهکشان. به عنوان دانشجوی دکترا در دانشگاه ییل، گوش توسعه گامپن را رهبری کرد که در مقالات منتشر شده در سال‌های ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ در مجله فیزیک نجومی معرفی شد. گوش گفت که این ابزار به صورت رایگان در اینترنت در دسترس است و می‌تواند برای تجزیه و تحلیل سایر نظرسنجی‌های بزرگ سازگار شود.
اگرچه این مطالعه جدید بر روی کهکشان‌ها تمرکز دارد، اما همچنین انواع تحقیقات را پیش بینی می‌کند — که بر تجزیه و تحلیل پیچیده مجموعه داده‌های فوق العاده بزرگ متمرکز است — که به زودی نجوم را به طوفان می‌برد. وقتی نسل جدیدی از تلسکوپ‌ها با دوربین‌های قدرتمند، از جمله رصدخانه ورا سی روبین در شیلی، به اینترنت می‌آیند، هر شب مقدار زیادی از داده‌ها را در مورد کیهان جمع آوری می‌کنند. در انتظار، دانشمندان در حال توسعه ابزار‌های جدیدی مانند GaMPEN هستند که می‌توانند از این مجموعه داده‌های بزرگ برای پاسخ به سوالات فوری در فیزیک نجومی استفاده کنند.
گوش گفت: خیلی زود، مجموعه داده‌های بزرگ در نجوم معمول خواهد بود. این مطالعه یک نمایش کامل از آنچه شما می‌توانید با آنها انجام دهید، زمانی که شما ابزار مناسب دارید.
انتهای پیام/