Астрономы: галактики в плотных средах на 25% больше

Исследовательская группа под руководством Йельского университета обнаружила, что галактики в плотных областях космоса на 25% больше галактик аналогичной массы и формы в менее плотных средах. Автор: Shy Genel & the Illustris Collaboration

Группа астрономов, использующая суперкомпьютер Йельского университета, впервые определила, что галактики в более плотных средах на 25% больше своих аналогов в менее плотных областях Вселенной.

Открытие, которое стало результатом предыдущей разработки исследователями огромного каталога форм и размеров 8 миллионов галактик, предлагает комплексный взгляд на связь между структурой галактики и средой, в которой она существует.

Исследователи утверждают, что это открытие может также стать полезным новым инструментом для анализа больших наборов данных из следующего поколения астрономических обзоров.

Новые результаты стали возможны благодаря Galaxy Morphology Posterior Estimation Network (GaMPEN), инструменту машинного обучения, разработанному исследовательской группой специально для быстрой обработки больших объемов данных астрономических изображений. GaMPEN также оценивает неопределенности структурных параметров предсказываемых им галактик. По словам исследователей, в этом отношении он примерно на 60% точнее современных альтернатив, используемых астрономами в настоящее время.

GaMPEN может определить структуру одной галактики менее чем за миллисекунду.

Используя этот инструмент, исследователи создали каталог форм и размеров 8 миллионов галактик, обнаруженных в рамках стратегической программы Hyper Suprime-Cam Subaru, обзора 1400 квадратных градусов неба, проведенного телескопом Subaru на Гавайях. Эта работа появилась в исследовании в Astrophysical Journal в 2023 году.

«Мы публикуем все наши модели и каталоги машинного обучения», — сказал Гош. «Это невероятно ценный актив, поскольку было обнаружено, что структура галактик тесно связана с широким спектром физических свойств галактики и ее окрестностей, таких как скорость формирования звезд, наличие и активность сверхмассивных черных дыр и окружающая среда галактики».

«Наш подход к машинному обучению идеально подходит для сегодняшних огромных обзоров, и наша первая работа была уникальной в предоставлении количественных измерений и неопределенностей, не говоря уже об анализе 8 миллионов галактик», — добавила Мег Урри, профессор физики и астрономии имени Израиля Мансона на факультете искусств и наук Йельского университета и соавтор обоих исследований. Урри, директор Йельского центра астрономии и астрофизики, была научным руководителем Гоша в докторантуре.

Новое исследование группы использует GaMPEN, чтобы начать отвечать на сложные и важные вопросы о том, как формируются и развиваются галактики.

Исследование, в котором основное внимание уделялось подмножеству из 3 миллионов галактик Hyper Suprime-Cam, показало, что галактики в более плотных частях Вселенной на 25% больше галактик с аналогичной массой и формой в менее плотных регионах.

«Мы можем это сделать, потому что наша выборка в 100–10 000 раз больше, чем все предыдущие исследования, и включает в себя гораздо более слабые галактики, чем могли включить предыдущие исследования», — сказал Гош. «Мы показываем, что хотя существующие теоретические рамки могут объяснить некоторые из наблюдаемых корреляций, не существует единой, унифицированной рамки, которая могла бы объяснить все наши результаты».

По словам исследователей, это открытие также важно, поскольку структура галактик является показателем распределения барионной материи (протонов, нейтронов и другой видимой материи), в то время как плотность окружающей среды галактик зависит от распределения гало темной материи, в которых живут галактики.

«Галактики развиваются с течением времени, и их свойства зависят от массы, размера и других переменных», — сказал Урри. «Анализируя очень большие выборки, дезагрегированные по этим переменным, мы смогли обнаружить увеличение размера галактики с плотностью окружающей среды — то, что не было ясно из более мелких исследований».

Исследователи заявили, что они также извлекли пользу из значительного количества «Грейс» — кластера сетевых компьютеров Йельского университета, управляемого Йельским центром исследовательских вычислений и названного в честь покойной Грейс Мюррей Хоппер, которая была пионером в области компьютерных наук Йельского университета и контр-адмиралом ВМС США.

«Эта работа была выполнена полностью на Грейс и была бы невозможна без нее», — сказал Гош.

Больше информации: Aritra ঘোষ Ghosh অরিত্র et al, Denser Environments Cultivate Larger Galaxies: A Comprehensive Study beyond the Local Universe with 3 Million Hyper Suprime-Cam Galaxies, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad596f

Источник: Yale University