Astrofisici usano l’IA per svelare i segreti dell’universo con precisione incredibile

RomeAstrofisici hanno sviluppato un nuovo metodo basato sull'intelligenza artificiale per misurare con precisione i fattori chiave che definiscono l'universo. Il lavoro, svolto dall'Istituto Flatiron e dai loro partner, utilizza l'IA per svelare informazioni nascoste nella distribuzione delle galassie. Questo approccio innovativo offre misurazioni molto più accurate rispetto ai metodi tradizionali.

I sei principali parametri cosmologici spiegano le caratteristiche fondamentali dell'universo, tra cui:

• La quantità di materia ordinaria
• La quantità di materia oscura
• La quantità di energia oscura
• Le condizioni successive al Big Bang, inclusa l'opacità dell'universo neonato
• La distribuzione della massa nel cosmo, sia essa diffusa o in grandi agglomerati

I cosmologi di solito studiano la distribuzione su larga scala delle galassie per stimare importanti parametri cosmologici. Tuttavia, nuovi sviluppi dimostrano che i dettagli su piccola scala possono fornire informazioni preziose su questi parametri. Per esaminare questi dati, i ricercatori del Flatiron Institute e della Princeton University hanno ideato un metodo chiamato Inference Simulativa delle Galassie (SimBIG). Hanno utilizzato un modello di intelligenza artificiale addestrato su universi simulati per comprendere le connessioni tra l'addensamento delle galassie su piccola scala e i parametri cosmologici.

SimBIG ha un grande vantaggio poiché richiede molte meno simulazioni di universi rispetto ai metodi precedenti. Con solo 2.000 simulazioni della suite Quijote, il modello AI ha raggiunto una precisione elevata. Questo risparmia molto tempo ed energia computazionale. Il modello è stato migliorato facendo sembrare i dati simulati come quelli dei veri sondaggi galattici, includendo difetti dall'atmosfera e dai telescopi.

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Il modello di intelligenza artificiale è stato testato utilizzando dati reali di galassie provenienti dal Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, analizzando 109.636 galassie. I risultati hanno mostrato un'elevata accuratezza, paragonabile ai metodi tradizionali che impiegano quattro volte più galassie. Questo è rilevante dato che il numero di galassie nell'universo è limitato, rendendo essenziale ottenere il massimo delle informazioni dai dati disponibili.

Questa maggiore precisione ci permetterà di comprendere meglio eventi cosmici come la materia oscura e l'energia oscura. Potrebbe anche aiutare a risolvere il problema della costante di Hubble, che attualmente presenta risultati discordanti a seconda del metodo di misurazione. Con le prossime indagini astronomiche, l'integrazione dei loro dati con il metodo SimBIG potrebbe risolvere questo problema e svelare nuovi dettagli sull'espansione dell'universo.

Esperti del Center for Computational Astrophysics e del Center for Computational Mathematics del Flatiron Institute, della Princeton University, dell'Università della Florida, dell'Università di Waterloo e dell'Università di Ginevra collaborano a questa ricerca. Questo dimostra uno sforzo collettivo da parte di diverse istituzioni per avanzare nello studio della cosmologia.