A IA descobre as “configurações” do universo com uma precisão sem precedentes e pode ajudar a resolver a tensão de Hubble
Os astrofísicos usaram inteligência artificial (IA) para estimar precisamente cinco das seis “configurações” do universo com precisão sem precedentes. O sistema pode um dia ajudar pesquisadores a desvendar o mistério da tensão de Hubble.
Os cientistas usam seis parâmetros cosmológicos para descrever a composição em larga escala do nosso universo. Eles descrevem a densidade de sua matéria ordinária, ou bárions; a densidade de matéria escura e energia escura; e as condições imediatamente posteriores ao Big Bang — incluindo a opacidade e aglomeração do universo.
Obter estimativas precisas desses números é importante para entender como nosso universo começou e como ele evoluirá. Mas métodos tradicionais normalmente só estimam esses parâmetros observando a maneira como as galáxias estão espalhadas em grandes escalas.
Ao aplicar IA ao problema, os pesquisadores conseguiram extrair números para os parâmetros em escalas menores, produzindo um resultado para a aglomeração de matéria do nosso universo que tinha menos da metade da incerteza dos resultados anteriores. Os cientistas publicaram suas descobertas em 21 de agosto no periódico Astronomia da Natureza.
“Cada um destes [telescope] pesquisas custam centenas de milhões a bilhões de dólares”, coautor do estudo Shirley Houm líder de grupo no Centro de Astrofísica Computacional (CCA) do Instituto Flatiron, na cidade de Nova York, disse em uma declaração. “A principal razão pela qual essas pesquisas existem é porque queremos entender melhor esses parâmetros cosmológicos. Então, se você pensar nisso em um sentido muito prático, esses parâmetros valem dezenas de milhões de dólares cada. Você quer a melhor análise possível para extrair o máximo de conhecimento possível dessas pesquisas e expandir os limites da nossa compreensão do universo.”
Os pesquisadores treinaram seu sistema de IA em 2.000 modelos de universos em formato de caixa, cada um com diferentes configurações cosmológicas e dados turvos para refletir as limitações em observações da vida real. Isso permitiu que seu modelo identificasse padrões em como as galáxias pareciam com base nas alterações feitas nas configurações de cada universo.
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Em seguida, os pesquisadores apresentaram à IA 109.636 galáxias reais medidas pelo Pesquisa espectroscópica de oscilação bariônica. O sistema produziu estimativas para os parâmetros cosmológicos que eram tão precisas quanto uma pesquisa tradicional usando quatro vezes mais galáxias.
Esforços anteriores para estimar os parâmetros “não foram capazes de chegar a pequenas escalas”, diz o principal autor do estudo Chang Hoon Hahn (em inglês)um pesquisador associado da Universidade de Princeton, disse na declaração. “Há alguns anos, sabíamos que havia informações adicionais ali; só não tínhamos uma boa maneira de extraí-las.”
Os pesquisadores propuseram uma série de aplicações para seu método, possivelmente a mais emocionante das quais será estudar a tensão de Hubble. Durante anos, os cientistas têm travado num debate feroz sobre a tensão — um problema que surge de estimativas desencontradas que mostram o universo se expandindo em taxas diferentes dependendo de onde os astrônomos olham no espaço.
Ao alimentar seu modelo com dados de novas pesquisas cósmicas que serão disponibilizadas online nos próximos anos, os pesquisadores esperam chegar a um entendimento sobre se a tensão pode ser resolvida ou se ela exige um modelo completamente novo do universo.
“Se medirmos as quantidades com muita precisão e pudermos dizer com firmeza que há uma tensão, isso poderá revelar uma nova física sobre a energia escura e a expansão do universo”, disse Hahn.
