Pokazalo se da su zemaljske vještine poput provjere rukom pisanog potpisa korisne i na kozmološkoj razini.
Kada misija Euclid krene krajem ovog desetljeća, ona će mapirati klastere galaksija u infracrvenom i vidljivom svjetlu, pomažući u izradi nacrta velike strukture svemira. A hrpa znanstvenih štrebera amatera koji su se prijavili za natjecanje upotrijebit će svoje specijalizirane vještine da razjasne ta otkrića.
Natjecanje Mapping Dark Matter dokazuje da su analiza arapskog rukopisa, glaciologija i fizika čestica relevantniji za kozmologije nego što bi itko mogao pomisliti - i da kada tražite od ljudi da riješe probleme radi hvalisanja, postajete vrlo kreativni rezultate.
NASA-in Laboratorij za mlazni pogon sponzorirao je natjecanje u suradnji s Kaggle, startup koji ugošćuje natjecanja u predviđanju i modeliranju podataka. Ukupno su se 73 tima prijavila za mjerenje eliptičnosti galaksija u astronomskim slikama, što je ključni element u proučavanju tamnih materijala kozmologije. Profesor fizike David Kirkby i postdiplomac Daniel Margala sa Sveučilišta Kalifornija-Irvine osvojili su nagradu i prošli tjedan donijeli svoja otkrića JPL-u.
Problem: procjena oblika simuliranih slika galaksija veličine poštanske marke koje su namjerno zamagljene. Kirkbyjevo iskustvo je u fizici čestica, ali ga zanima kozmologija, pa ga je zaintrigiralo kada je vidio natjecanje na internetu.
"Teško je ući u novo područje istraživanja, jer se toliko toga već dogodilo i ima toliko žargona, teško je raditi s podacima", rekao je Kirkby u intervjuu. “Ali budući da je ovo bilo natjecanje, bio je to stvarno dobro osmišljen problem. Postavio je pitanje na način koji nam je bio doista lak za razumijevanje i uključivanje - htjeli su unijeti jedinstvene ideje za rad na problemu."
I uspjelo je. Odmah na početku, Martin O’Leary, doktorant glaciologije sa Sveučilišta Cambridge, provodi većinu svog vremena proučavajući satelitske slike kako bi otkrio rubove ledenjaka; njegove su se tehnike također primjenjivale na određivanje galaktičkih rubova. Potom su suigrači Eu Jin Lok, australski diplomirani student Deloittea, i Ali Hassaine, stručnjak za provjeru potpisa sa Sveučilišta u Kataru, nadogradili O’Learyjeva otkrića. Kirkby i Margala izgradili su umjetnu neuronsku mrežu i uspjeli doći do najtočnijih vrijednosti za eliptičnost galaksija.
Jason Rhodes, astrofizičar s JPL-a i istraživač na misiji Euclid, rekao je da će rezultati vjerojatno biti ugrađeni u buduće algoritme koji će mjeriti stvarne podatke.
"Imat ćemo najbolju kvalitetu podataka iz Euclida i potrebne su nam ove tehnike da u potpunosti iskoristimo te podatke", rekao je.
Traženje tamne tvari je nešto poput traženja vjetra - nevidljivo je, ali možete reći da je tu zbog njegovog utjecaja na druge objekte. (Očito je da vjetar ima vidljivije učinke od tamne tvari, ali shvaćate.) Baš kao što biste mogli proučavati talasanje zastava da bi se zaključilo da je vjetrovito, istraživači tamne tvari gledaju iskrivljenja u svjetlu galaksije da bi zaključili da je tamna tvar predstaviti.
Grozd metaka
Gornja slika skupa metaka vjerojatno je najbolji primjer za to. Prikazuje dva klastera galaksija koji se sudaraju i prolaze jedan kroz drugog neizrecivo velikim brzinama. Kako su se kretale jedna kraj druge u suprotnim smjerovima, zvijezde su malo usporile, a vrući plin, koji su ružičasta područja, jako je usporio. Ali tamna tvar, koja ne djeluje ni s čim osim gravitacijski, nije usporila. Ovdje je predstavljen plavom bojom, daleko ispred ostatka materijala u ovim skupinama. Nije izravno vidljivo na ovoj slici; plavo sjenčanje je izvedeno iz učinka koji njegova gravitacija ima na pozadinsko zračenje. Gravitacija tamne tvari djeluje poput leće, savijajući prolaznu svjetlost.
Zamislite peni u bazenu vode - peni koji vidite je iskrivljen jer svjetlost koja se odbija od njega mora putovati kroz vodu, objasnio je Rhodes.
"Na isti način, vrlo daleka galaksija ima oblik koji vidimo kao iskrivljen, dok se kreće kroz tamnu tvar između njih", rekao je.
Da biste znali koliko je svjetlost iskrivljena, trebate znati oblik objekta koji je emitira - galaksija koja izgleda iskrivljena može biti samo jajolika galaksija. Određivanje galaktičke eliptičnosti pomaže astronomima da utvrde koliko je ta eliptičnost rezultat tamne tvari.
Kirkby i Margala osmislili su model za svaku galaksiju, koji je uključivao šest ili sedam različitih parametara. Ovaj globalni pogled, umjesto promatranja svake podatkovne točke zasebno, bio je nov pristup, prema Rhodesu. Zatim su unijeli podatke u umjetnu neuronsku mrežu, koju su koristili za pronalaženje eliptičnog oblika galaksija. Kirkby je rekao da planira napisati rad o svom radu.
"Astronomska zajednica pokušava izaći pred veliki problem analize podataka koji prijeti", rekao je Kirkby. “Činjenica da je postavljeno kao natjecanje bila je pomalo neobična za istraživanje, ali mislim da je to učinilo zabavnim... To dodaje novi element istraživanju koji dosad nismo vidjeli, gdje ljudi obično rade sami i objavljuju papiri.”
