Исследовательская группа под руководством Йельского университета обнаружила, что галактики в плотных регионах космоса на 25% больше, чем галактики аналогичной массы и формы в менее плотных средах. Фото предоставлено: Шай Генел и коллаборация Illustris.
Команда астрономов с помощью суперкомпьютера Йельского университета впервые определила, что галактики в более плотных средах на 25 процентов больше, чем их аналоги в менее плотных регионах Вселенной.
Открытие, ставшее результатом более ранней разработки исследователями полного каталога форм и размеров восьми миллионов галактик, дает всесторонний взгляд на связь между структурой галактики и ее окружением.
По словам исследователей, это открытие также может стать полезным новым инструментом для анализа больших наборов данных астрономических исследований следующего поколения.
«Это важный шаг на пути к разрешению десятилетий противоречивых результатов по этой теме», — сказала Аритра Гош, бывшая аспирантка Йельского университета, которая сейчас является постдокторантом LSST-DA Catalyst в Вашингтонском университете и ведущим автором нового исследования в Астрофизический журнал. Гош также является приглашенным исследователем в Йельском университете.
Новые результаты стали возможными благодаря Сети апостериорной оценки морфологии галактик (GaMPEN), инструменту машинного обучения, который исследовательская группа разработала специально для быстрой обработки больших объемов данных астрономических изображений. GaMPEN также оценивает неопределенности структурных параметров предсказываемых им галактик. По словам исследователей, в этом отношении он примерно на 60 процентов точнее, чем самые передовые альтернативы, используемые в настоящее время астрономами.
GaMPEN может определить структуру отдельной галактики менее чем за миллисекунду.
Используя этот инструмент, исследователи создали каталог форм и размеров 8 миллионов галактик, обнаруженных в рамках стратегической программы Hyper Suprime-Cam Subaru — исследования неба площадью 1400 квадратных градусов, проведенного телескопом Subaru на Гавайях. Эта работа появилась в исследовании 2023 года, опубликованном в Astrophysical Journal.
«Мы публикуем все наши модели и каталоги машинного обучения», — сказал Гош. «Это невероятно ценный актив, поскольку структура галактик неразрывно связана с множеством физических свойств галактики и ее окружения, таких как скорость образования звезд, наличие и активность сверхмассивных черных дыр, а также окружающая среда». галактика Галактика».
«Наш подход к машинному обучению идеально подходит для сегодняшних огромных исследований, и наша первоначальная работа была уникальной, поскольку обеспечивала количественные измерения и неопределенности, не говоря уже об анализе 8 миллионов галактик», — добавила Мэг Урри, профессор физики и астрономии Израиля Мансона в Школы гуманитарных и естественных наук Йельского университета и соавтор обоих исследований. Урри, директор Йельского центра астрономии и астрофизики, был научным руководителем Гоша.
Новое исследование команды использует GaMPEN, чтобы начать отвечать на сложные, фундаментальные вопросы о формировании и эволюции галактик.
Исследование, в котором рассматривалось подмножество из 3 миллионов сверхпревосходных cam-галактик, показало, что галактики в более плотных частях Вселенной на 25% больше, чем галактики аналогичной массы и формы в менее плотных регионах.
«Мы можем сделать это, потому что наша выборка в 100–10 000 раз больше, чем любое предыдущее исследование, и содержит гораздо более слабые галактики, чем смогли включить предыдущие исследования», — сказал Гош. «Мы показываем, что, хотя существующие теоретические основы могут объяснить некоторые из наблюдаемых корреляций, не существует единой, унифицированной концепции, которая могла бы объяснить все наши результаты».
Открытие важно еще и потому, что структура галактик является индикатором распределения барионной материи (протонов, нейтронов и другой видимой материи), тогда как на окружающую плотность галактик влияет распределение гало темной материи, в которой галактики живы. .
«Галактики развиваются с течением времени, и их свойства зависят от массы, размера и других переменных», — сказал Урри. «Анализируя очень большие выборки с разбивкой по этим переменным, мы смогли увидеть увеличение размера галактики с увеличением плотности окружающей среды — то, что не было ясно в небольших исследованиях».
Исследователи заявили, что им также немалую пользу принесла Grace — кластер объединенных в сеть компьютеров Йельского университета, управляемый Йельским центром исследовательских вычислений и названный в честь покойной Грейс Мюррей Хоппер, пионера компьютерных наук Йельского университета и контр-адмирала ВМС США.
«Эта работа была полностью выполнена Грейс и без нее была бы невозможна», — сказал Гош.
Информация от: Йельским университетом
