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Exploring the Cosmos with the Vera Rubin Observatory

Description du projet

De nouvelles perspectives physiques à partir des structures à grande échelle de notre Univers

L’observatoire Vera-C.-Rubin est un énorme télescope qui observera l’Univers avec une précision sans précédent. Les catalogues qui en résulteront contiendront des milliards de galaxies et d’autres objets exotiques, tels que les contreparties électromagnétiques des sources d’ondes gravitationnelles. Le projet CosmicExplorer, financé par l’UE, vise à extraire de ces catalogues de nouvelles connaissances physiques et à relever trois grands défis: réduire les coûts de calcul liés à la modélisation précise de ces données complexes, distinguer les signaux subtils des erreurs systématiques (éventuellement inconnues) et développer de nouvelles sondes de la structure à grande échelle de l’Univers. En combinant des techniques avancées d’émulation de données, des méthodes d’IA et des modèles bayésiens hiérarchiques, CosmicExplorer vise à réaliser une percée dans notre compréhension de la cosmologie physique.

Objectif

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.

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE
Contribution nette de l'UE
€ 1 296 935,00
Adresse
TRINITY LANE THE OLD SCHOOLS
CB2 1TN Cambridge
Royaume-Uni

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Région
East of England East Anglia Cambridgeshire CC
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 296 935,00

Bénéficiaires (2)