Набор свойств отдельной галактики позволил ограничить среднюю плотность материи во Вселенной
Астрофизики разработали алгоритм машинного обучения, предсказывающий космологические параметры по свойствам отдельных галактик. Оказалось, что знание набора астрофизических свойств индивидуальной галактики позволяет ограничить глобальный космологический параметр плотности материи во Вселенной (при фиксированной плотности барионного вещества) с относительным разбросом около 10 процентов. При этом, как отмечают авторы в препринте на arXiv.org, этот результат не зависит от конкретной массы, размеров и типа галактики.
Космология описывает Вселенную как единое целое — в терминах глобальных фундаментальных свойств и усредненных величин, которые определяют поведение нашего мира. Несмотря на то, что считать наш мир совсем однородным и цельным можно лишь на самых крупных масштабах (порядка размера сверхскоплений галактик), космологические параметры влияют и на свойства объектов меньшего размера. На сегодняшний день не вполне ясно, до каких пор сохраняется это влияние — насколько маленькие астрофизические системы продолжают хранить информацию о космологических величинах и исчезает ли вообще эта информация на каких-либо масштабах.
Ученые из Великобритании, Германии и США под руководством Франциско Вильяескуза-Наварро (Francisco Villaescusa-Navarro) из института Флатирон в Нью-Йорке решили выяснить, какие космологические параметры и с какой точностью можно определить исходя из астрофизических наблюдений на масштабе отдельной галактики. Для этого физики использовали набор из 1000 гидродинамических симуляций, каждая из которых была представлена в двух вариантах: с использованием двух независимых программных пакетов.
Каждая симуляция описывала эволюцию 33,5 миллиона частиц, моделирующих материю, в сопутствующем космологическом объеме с современным линейным размером порядка 37 мегапарсек (типичное расстояние между соседними галактиками — порядка мегапарсека) в диапазоне красных смещений от z=127 до z=0, то есть до современного состояния. В симуляциях варьировались космологические параметры современной средней плотности материи и среднеквадратичной флуктуации этой плотности, усредненной по объему. Параметр плотности барионного вещества (то есть обычной, не темной материи) при этом оставался фиксированным.