European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

The Baryon Picture of the Cosmos

Article Category

Article available in the following languages:

Odkrywanie jednej z najpilniej strzeżonych tajemnic Wszechświata

Unijni naukowcy wykorzystują nieszablonowe myślenie, aby odpowiedzieć na pytania dotyczące jednego spośród najbardziej zagadkowych i interesujących zagadnień dotyczących Wszechświata.

Przemysł kosmiczny icon Przemysł kosmiczny

Mamy świadomość, że Wszechświat składa się z ciężkich cząstek subatomowych nazywanych barionami. Wszystkie jego elementy – planety, komety, asteroidy, gwiazdy, a nawet czarne dziury – są zbudowane z materii barionowej. Astrofizycy i kosmolodzy nie wiedzą jednak, gdzie właściwie znajdują się bariony. „Choć jesteśmy pewni, że gdzieś są, dotychczas nie byliśmy w stanie ich znaleźć", wyjaśnia Nabila Aghanim, astrofizyczka i kosmolożka z Instytutu Astrofizyki Kosmosu, jednego z wydziałów Narodowego Centrum Badań Naukowych oraz Université Paris-Saclay. Dzięki wsparciu ze strony finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu ByoPiC, wspólnie ze swoim zespołem badawczym Aghanim postanowiła odkryć jedną z najważniejszych tajemnic Wszechświata.

Teoria grafów, uczenie maszynowe i fizyka statystyczna

Pierwszy etap tej kosmicznej zabawy w chowanego wymagał wykrycia włókien kosmicznej sieci. „Szybko odkryliśmy, że istniejące metody wykrywania nie były w stanie poradzić sobie z rzeczywistym rozkładem galaktyk”, wyjaśnia Aghanim. „Z tego powodu obok wykorzystania istniejących metod postanowiliśmy także pracować nad własnymi”. Rezultatem tych prac jest T-ReX – algorytm łączący teorię grafów, uczenie maszynowe i zasady fizyki statystycznej. „W przeciwieństwie do innych metod, algorytm T-ReX można bezpośrednio przyłożyć do rzeczywistego rozkładu galaktyk”, dodaje Aghanim. Znalezienie barionów wymagało również wykorzystania map nieba. Ze względu na to, że żadne istniejące rozwiązania nie spełniały potrzeb badaczy, wspierany ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) zespół po raz kolejny wziął sprawy w swoje ręce. W ramach tych prac naukowcy opracowali nową mapę opartą na efektach Plancka oraz Siuniajewa-Zeldowicza (S-Z), która spełniała ich wymagania.

Zaginione bariony odkryte we włóknach kosmicznej sieci

Mając do dyspozycji odpowiednie algorytmy i mapy, badacze zaczęli przeszukiwać niebo. Wkrótce odkryli dowodu na istnienie zaginionych barionów we włóknach kosmicznej sieci, gdzie przybierają one formę gorącego lub ciepłego zjonizowanego gazu. Kosmiczna sieć jest zbudowana z ciemnej materii, gazu i galaktyk. Według Aghanim, to przełomowe odkrycie z punktu widzenia kosmologii i przełomowy moment dla projektu ByoPiC. „Przeprowadzane od lat 90. symulacje wykazały, że zaginione bariony powinny znajdować się w obszarach sieci kosmicznej o niskiej gęstości, na przykład we włóknach”, zauważa Aghanim. „Nasze badania ostatecznie potwierdziły tę teorię”. Inne kluczowe wyniki projektu obejmują charakteryzację właściwości włókien za pośrednictwem symulacji numerycznych oraz nowe spojrzenie na wpływ kosmicznej sieci na właściwości gromad i grup galaktyk. Badacze rozwikłali także szereg zagadek kosmologicznych odkrytych w elementach kosmicznej sieci.

Podejmowanie ryzyka drogą do przełomowych odkryć

Aghanim twierdzi, że była gotowa pójść o zakład, że kluczem do znalezienia zagubionych barionów we Wszechświecie było połączenie uzupełniających się danych. Otrzymanie grantu ERBN pozwoliło jej sprawdzić tę hipotezę. „Wymagało to podjęcia pewnego ryzyka, ale jak pokazują nasze przełomowe odkrycia, czasami trzeba podjąć ryzyko, aby rozwikłać zagadki i znaleźć odpowiedzi”, podsumowuje Aghanim. Opierając się na przełomowych pracach projektu ByoPiC, Aghanim i jej zespół pracują obecnie nad rozszerzeniem prac w celu określenia odsetka brakujących barionów odkrytych w największych strukturach sieci kosmicznej. Naukowcy chcą także wykorzystać niektóre z narzędzi i technologii opracowanych w ramach projektu w dziedzinie obrazowania biomedycznego.

Słowa kluczowe

ByoPic, Wszechświat, bariony, planety, komety, asteroidy, gwiazdy, czarne dziury, materia barionowa, astrofizycy, kosmolodzy, teoria grafów, uczenie maszynowe, fizyka statystyczna, kosmiczna sieć, galaktyka

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania