Le nuove stime dei parametri che costituiscono la base del modello standard della cosmologia sono molto più precise rispetto agli approcci precedenti, che utilizzavano gli stessi dati sulla distribuzione delle galassie.
Il modello standard dell’universo si basa su soli sei numeri. Utilizzando l’intelligenza artificiale, i ricercatori del Flatiron Institute li hanno usati per sviluppare simulazioni dell’universo. Grazie alle informazioni che riguardano la distribuzione delle galassie, sono riusciti a stimare i valori di cinque di questi cosiddetti “parametri cosmologici” con incredibile precisione.
Il modello standard
Il Modello Standard comprende un certo numero di elementi: il Big Bang, l’energia oscura, la materia oscura fredda, la materia ordinaria e la radiazione cosmica di fondo. Funziona bene per descrivere la struttura su larga scala dell’Universo, ma ci sono ancora alcune lacune nella nostra comprensione. La fisica quantistica può descrivere l’Universo su scala più piccola, ma si scontra con la gravità e ci sono domande irrisolte anche sulla materia oscura e l’energia oscura. Comprendere questi punti può aiutarci a comprendere l’evoluzione e la struttura dell’Universo.
Come la distribuzione delle galassie ha aiutato i ricercatori
Un team di ricercatori del Flatiron Institute è riuscito a estrarre alcune informazioni nella distribuzione delle galassie per stimare i valori di cinque parametri. La precisione è stata un grande miglioramento rispetto ai valori ottenuti durante i tentativi precedenti. Utilizzando la tecnologia AI, i risultati del team avevano meno della metà dell’incertezza per l’elemento che descrive la densità dell’Universo rispetto al tentativo precedente.
Il team ha generato 2.000 universi simulati dopo aver inserito i parametri cosmologici. Questi includevano il tasso di espansione, la distribuzione e la densità della materia ordinaria, della materia oscura e dell’energia oscura. I dati sono stati poi confrontati con oltre centomila osservazioni di galassie reali. Da questo, è stato possibile per i ricercatori stimare i parametri reali dell’Universo.
Le impostazioni dell’universo
I parametri che il team è riuscito a mettere a punto sono quelli che descrivono come l’Universo opera su scala più grande. Sono essenzialmente le impostazioni dell’Universo e includono la quantità di materia ordinaria, materia oscura, energia oscura, le condizioni successive al Big Bang e quanto è densa la materia. In precedenza queste impostazioni venivano calcolate utilizzando osservazioni dalla struttura degli ammassi di galassie. Per arrivare a un gruppo di impostazioni più accurato, le osservazioni dovevano scendere a scala più piccola, ma ciò non era stato possibile.
Come l’intelligenza artificiale può aiutarci a comprendere l’universo
Invece di usare le sole osservazioni, il team ha usato l’AI per estrarre le informazioni su piccola scala che erano nascoste nei dati osservativi esistenti. L’intelligenza artificiale ha imparato a correlare i parametri con la struttura osservata dell’Universo, ma su piccola scala. In futuro il team spera di poter usare il suo nuovo approccio per risolvere altri problemi. L’incertezza sulla costante di Hubble è un esempio in cui il team spera che l’intelligenza artificiale possa aiutare a perfezionarne il valore. Tuttavia, nei prossimi anni, e man mano che i dati osservativi diventeranno più dettagliati, sia la costante di Hubble che le impostazioni dell’universo saranno comprese molto meglio, si augurano gli scienziati.
Per saperne di più:
- Leggi il comunicato dell’Istituto Flatiron.
