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Exploring the Cosmos with the Vera Rubin Observatory

Projektbeschreibung

Neue physikalische Erkenntnisse über die großräumigen Strukturen unseres Universums

Das Vera C. Rubin-Observatorium ist ein riesiges Teleskop, das das Universum in noch nie dagewesener Detailtreue beobachten wird. Die daraus resultierenden Kataloge werden Milliarden Galaxien und andere exotische Objekte enthalten, wie zum Beispiel die elektromagnetischen Gegenstücke von Gravitationswellenquellen. Das EU-finanzierte Projekt CosmicExplorer zielt darauf ab, aus diesen Katalogen neue physikalische Erkenntnisse zu gewinnen, und wird sich mit drei Hauptaufgaben befassen: Verringerung des Rechenaufwands für die genaue Modellierung dieser komplexen Daten; Herausfiltern subtiler Signale aus (möglicherweise unbekannten) systematischen Fehlern und Entwicklung neuer Sonden für die großräumige Struktur des Universums. Durch die Kombination fortschrittlicher Datenemulationstechniken, KI-Methoden und hierarchischer Bayes‘scher Modelle strebt CosmicExplorer an, einen Durchbruch in unserem Verständnis der physikalischen Kosmologie zu erzielen.

Ziel

The standard model of cosmology postulates ingredients that are not present in the standard model of particle physics – dark matter, dark energy, and a primordial origin for cosmic structure. Their physical nature remains a mystery. In the past few years, it has become clear that formidable modelling and data analysis challenges stand in the way of establishing how these ingredients fit into fundamental physics.

Starting in 2023, we have an opportunity to uncover the physical underpinning of the cosmological model, using a new window on the universe opened by the Vera C. Rubin Observatory’s Legacy Survey of Space and Time (LSST). Just in its first year, LSST will see more of the universe than all previous surveys combined. By repeatedly mapping huge sky areas, it will create the first motion picture of our universe. The resulting catalogues will contain billions of galaxies and other, more exotic objects such as the electromagnetic counterparts of gravitational wave sources.

This project aims to turn these catalogues into physical insight by solving three pressing challenges: (1) the formidable computational expense of accurately modelling this complex data; (2) the need to tease out subtle signals from (possibly unknown) systematics; (3) capturing the rich information in the “cosmic web” of galaxies tracing the large-scale structure of the universe, inaccessible by standard analysis methods. I will achieve these aims through a unique approach, combining innovative data emulation techniques to accelerate forward-modelling, a ground-breaking ‘explainable artificial intelligence’ approach to scientific discovery, and advanced hierarchical Bayesian methods to achieve not just precision (small error-bars) but accuracy (unbiased results). The combination of the unique tools I will develop, and LSST’s new view of the universe, opens up a vast discovery space. I will explore this space with the aim of achieving a breakthrough in our understanding of physical cosmology.

Finanzierungsplan

ERC-ADG - Advanced Grant

Gastgebende Einrichtung

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE
Netto-EU-Beitrag
€ 1 296 935,00
Adresse
TRINITY LANE THE OLD SCHOOLS
CB2 1TN Cambridge
Vereinigtes Königreich

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Region
East of England East Anglia Cambridgeshire CC
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 296 935,00

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