Opis projektu
Nowe fizyczne spojrzenie na wielkoskalowe struktury we Wszechświecie
Obserwatorium im. Very C. Rubin dysponuje dużym teleskopem, który pozwoli na obserwacje Wszechświata i pozwoli nam dostrzec niedostrzegalne dotąd szczegóły. Powstałe dzięki niemu katalogi obejmą miliardy galaktyk i innych egzotycznych obiektów, takich jak elektromagnetyczne odpowiedniki źródeł fal grawitacyjnych. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu CosmicExplorer zamierza uzyskać na ich podstawie nowe dane fizyczne. W tym celu zamierza zająć się trzema kluczowymi problemami – ograniczeniem złożoności obliczeniowej związanej z dokładnym modelowaniem tych złożonych danych, wyodrębnianiem subtelnych sygnałów z (prawdopodobnie nieznanych) błędów systemowych oraz opracowaniem nowych badań dotyczących wielkoskalowej struktury Wszechświata. Łącząc zaawansowane techniki emulacji danych, metody oparte na sztucznej inteligencji oraz hierarchiczne modele bayesowskie, zespół projektu CosmicExplorer zamierza dokonać prawdziwego przełomu w dziedzinie kosmologii fizycznej.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- natural sciencesphysical sciencesastronomyobservational astronomygravitational waves
- natural sciencesmathematicsapplied mathematicsstatistics and probabilitybayesian statistics
- natural sciencesphysical sciencesastronomyastrophysicsdark matter
- natural sciencesphysical sciencesastronomyphysical cosmology
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-ADG - Advanced GrantInstytucja przyjmująca
CB2 1TN Cambridge
Zjednoczone Królestwo