Astrofísicos usan IA para medir con precisión los parámetros del Universo

MadridAstrofísicos desarrollan un nuevo método con IA para medir el universo

Astrofísicos del Instituto Flatiron y sus colaboradores han creado una innovadora técnica que utiliza inteligencia artificial para medir con precisión los factores clave que definen el universo. Este método permite descubrir información oculta en la distribución de las galaxias, ofreciendo mediciones mucho más exactas que las técnicas anteriores.

Los seis principales parámetros cosmológicos explican las características fundamentales del universo, entre ellas:

• La cantidad de materia ordinaria
• La cantidad de materia oscura
• La cantidad de energía oscura
• Las condiciones posteriores al Big Bang, incluyendo la opacidad del universo recién nacido
• Si la masa en el cosmos está distribuida uniformemente o en grandes conglomerados

Cosmólogos suelen estudiar la distribución a gran escala de las galaxias para estimar parámetros cósmicos importantes. Sin embargo, nuevos avances indican que los detalles a pequeña escala también pueden ofrecer información valiosa sobre estos parámetros. Para analizar estos datos, investigadores del Instituto Flatiron y la Universidad de Princeton desarrollaron un método llamado Inferencia Basada en Simulación de Galaxias (SimBIG). Utilizaron un modelo de IA entrenado en universos simulados para comprender la relación entre la agrupación de galaxias a pequeña escala y los parámetros cosmológicos.

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SimBIG tiene una gran ventaja porque necesita muchas menos simulaciones de universos que los métodos anteriores. Con solo 2,000 simulaciones de la suite Quijote, el modelo de inteligencia artificial alcanzó una alta precisión. Esto ahorra mucho tiempo y potencia de cálculo. El modelo se mejoró haciendo que los datos simulados se parecieran a los datos reales de encuestas galácticas, incluyendo imperfecciones de la atmósfera y los telescopios.

El modelo de IA fue probado con datos reales de galaxias del Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, analizando 109,636 galaxias. Los resultados mostraron una alta precisión, comparable a métodos tradicionales que usan cuatro veces más galaxias. Esto es crucial, ya que el número de galaxias en el universo es limitado, por lo tanto, es esencial obtener la mayor cantidad de información posible de los datos disponibles.

Se espera que esta mayor precisión nos ayude a comprender mejor eventos cósmicos como la materia oscura y la energía oscura. Además, podría solucionar el problema con la constante de Hubble, donde diferentes métodos de medición arrojan resultados distintos. Con las próximas encuestas astronómicas, combinar sus datos con el método SimBIG podría resolver este problema y revelar nuevos detalles sobre la expansión del universo.

Expertos del Centro de Astrofísica Computacional y del Centro de Matemáticas Computacionales del Instituto Flatiron, así como de la Universidad de Princeton, la Universidad de Florida, la Universidad de Waterloo y la Universidad de Ginebra, están colaborando en esta investigación. Esto demuestra un esfuerzo conjunto de múltiples instituciones para avanzar en el estudio de la cosmología.