Складання карти космосу в масштабі всього Всесвіту та відстеження ниток космічної павутини – завдання надзвичайно складне. Для цього потрібно об’єднати величезні масиви даних астрономічних спостережень із теоретичними моделями, такими як Ефективна теорія поля великомасштабної структури (EFTofLSS). Лише після цього стає можливим створення статистичної тривимірної карти 3D-скелета Всесвіту.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Таке завдання виходить далеко за межі можливостей однієї людини і вимагає колосальної обчислювальної потужності та часу – ресурсу, який надзвичайно цінний, особливо враховуючи, що обсяг астрономічних каталогів зростає експоненційно.
Міжнародна команда дослідників запропонувала спосіб скоротити час обчислень без втрати точності. Вони розробили емулятор під назвою Effort.jl, який, за словами команди, забезпечує точність на рівні EFTofLSS, проте працює на звичайному ноутбуку і виконує обчислення лише за кілька хвилин.
«Уявіть, що ви хочете дослідити вміст склянки води на рівні окремих атомів чи навіть дрібніших частинок. Теоретично це можливо, але якщо спробувати детально змоделювати рух води, обсяг необхідних обчислень зростає вибухоподібно, роблячи завдання практично нездійсненним», – пояснює Марко Бонічі, керівник дослідницької групи та науковий співробітник Університету Ватерлоо. – «Проте можна закодувати певні властивості на мікроскопічному рівні та спостерігати їхній ефект на макроскопічному рівні, тобто рух рідини у склянці. Саме так працює ефективна теорія поля: Всесвіт у великому масштабі – це вода, а мікроскопічні фізичні процеси – дрібні компоненти».
Теоретичні моделі на кшталт EFTofLSS використовують астрономічні дані для прогнозування фізичних процесів та пояснення спостережуваних явищ. Проблема полягає в тому, що сучасні дослідження, наприклад ті, що проводяться за допомогою Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), який представив перші результати у квітні 2024 року, чи космічним апаратом Європейського космічного агентства Euclid, генерують неймовірно великі обсяги даних. Такі масиви роблять практичне застосування теоретичних моделей у великому масштабі надзвичайно складним і ресурсозатратним.
«Саме тому ми звертаємося до емуляторів, таких як Effort.jl, які дозволяють значно скоротити час і витрати на обчислення, при цьому зберігаючи точність», – додає Бонічі.
Цей підхід відкриває нові можливості для дослідження Всесвіту: тепер складні моделі великомасштабної структури космосу можна реалізувати на доступному обладнанні, значно прискорюючи наукові відкриття і роблячи їх доступними для більшої кількості дослідників.
Читайте також:
- Місячний гелій: укладено найбільшу в історії угоду на ресурси з космосу
- Астрономи відкрили невідомий клас космічних об′єктів на межі видимого Всесвіту