एआई ने अभूतपूर्व अध्ययन में डार्क एनर्जी के रहस्यों को उजागर किया

 यूसीएल के नेतृत्व वाली एक शोध टीम ने पिछले सात अरब वर्षों के ब्रह्मांड में अंधेरे और दृश्य पदार्थ के मानचित्र से अंधेरे ऊर्जा के प्रभाव और गुणों का अधिक सटीक अनुमान लगाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) तकनीकों का उपयोग किया है।

डार्क एनर्जी सर्वे सहयोग द्वारा किए गए अध्ययन ने उस सटीकता को दोगुना कर दिया, जिस पर ब्रह्मांड की प्रमुख विशेषताओं, जिसमें डार्क एनर्जी का समग्र घनत्व भी शामिल है , का मानचित्र से अनुमान लगाया जा सकता है।

यह बढ़ी हुई सटीकता शोधकर्ताओं को ब्रह्मांड के उन मॉडलों को खारिज करने की अनुमति देती है जिनकी पहले कल्पना की जा सकती थी।

 

ब्रह्मांडीय समझ में प्रगति

 

डार्क एनर्जी वह रहस्यमय शक्ति है जो ब्रह्मांड के विस्तार को तेज कर रही है और माना जाता है कि यह ब्रह्मांड की सामग्री का लगभग 70% हिस्सा बनाती है (डार्क मैटर, अदृश्य सामान जिसका गुरुत्वाकर्षण आकाशगंगाओं को खींचता है, जिससे 25% बनता है, और सामान्य पदार्थ केवल 5% बनता है | 

 

प्रमुख लेखक डॉ. नियाल जेफरी (यूसीएल भौतिकी और खगोल विज्ञान) ने कहा: “कंप्यूटर-सिम्युलेटेड ब्रह्मांडों से सीखने के लिए एआई का उपयोग करके, हमने ब्रह्मांड के प्रमुख गुणों के हमारे अनुमानों की सटीकता को दो गुना बढ़ा दिया है।

“इन नवीन तकनीकों के बिना इस सुधार को प्राप्त करने के लिए, हमें चार गुना अधिक डेटा की आवश्यकता होगी। यह अन्य 300 मिलियन आकाशगंगाओं के मानचित्रण के बराबर होगा।

सह-लेखक डॉ. लोर्ने व्हाइटवे (यूसीएल भौतिकी और खगोल विज्ञान) ने कहा: "हमारे निष्कर्ष 'ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक' के रूप में डार्क एनर्जी की वर्तमान सर्वोत्तम भविष्यवाणी के अनुरूप हैं, जिसका मूल्य अंतरिक्ष या समय में भिन्न नहीं होता है। हालाँकि, वे एक अलग स्पष्टीकरण को सही करने के लिए लचीलेपन की भी अनुमति देते हैं। उदाहरण के लिए, यह अभी भी हो सकता है कि गुरुत्वाकर्षण का हमारा सिद्धांत गलत हो।

 

अनुरूपित ब्रह्मांडों में से एक से प्राप्त पदार्थ मानचित्र। मानचित्र के सबसे हल्के क्षेत्र उन क्षेत्रों को दर्शाते हैं जहां डार्क मैटर सबसे अधिक सघन है। ये आकाशगंगाओं के सुपरक्लस्टर से मेल खाते हैं। अंधेरे, लगभग काले धब्बे ब्रह्मांडीय शून्यताएं हैं, आकाशगंगाओं के समूहों के बीच बड़ी खाली जगहें हैं। 

 

ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों को परिष्कृत करना

 

2021 में पहली बार प्रकाशित डार्क एनर्जी सर्वे मानचित्र के पिछले विश्लेषण के अनुरूप, निष्कर्ष बताते हैं कि ब्रह्मांड में पदार्थ आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत की भविष्यवाणी की तुलना में अधिक आसानी से फैला हुआ है - कम ढेलेदार -। हालाँकि, पहले के विश्लेषण की तुलना में इस अध्ययन के लिए विसंगति कम महत्वपूर्ण थी, क्योंकि त्रुटि पट्टियाँ बड़ी थीं।

 

डार्क एनर्जी सर्वे मानचित्र कमजोर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक एक विधि के माध्यम से प्राप्त किया गया था - यानी, यह देखना कि दूर की आकाशगंगाओं से प्रकाश पृथ्वी के रास्ते में हस्तक्षेप करने वाले पदार्थ के गुरुत्वाकर्षण से कैसे मुड़ गया है।

 

सहयोग ने 100 मिलियन आकाशगंगाओं के आकार में विकृतियों का विश्लेषण किया ताकि उन आकाशगंगाओं के अग्रभूमि में अंधेरे और दृश्यमान दोनों पदार्थों के वितरण का अनुमान लगाया जा सके। परिणामी मानचित्र ने दक्षिणी गोलार्ध में आकाश के एक चौथाई हिस्से को कवर किया।

 

नए अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने डार्क एनर्जी सर्वे मैटर मैप के डेटा के आधार पर विभिन्न ब्रह्मांडों के सिमुलेशन चलाने के लिए यूके सरकार द्वारा वित्त पोषित सुपर कंप्यूटर का उपयोग किया। प्रत्येक सिमुलेशन के आधार पर ब्रह्मांड का एक अलग गणितीय मॉडल था।

शोधकर्ताओं ने इनमें से प्रत्येक सिमुलेशन से पदार्थ मानचित्र बनाए। उन मानचित्रों में जानकारी निकालने के लिए एक मशीन लर्निंग मॉडल का उपयोग किया गया था जो ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल के लिए प्रासंगिक था। एक दूसरे मशीन लर्निंग टूल ने, विभिन्न ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों के साथ अनुरूपित ब्रह्मांडों के कई उदाहरणों से सीखते हुए, वास्तविक देखे गए डेटा को देखा और किसी भी ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल को हमारे ब्रह्मांड का वास्तविक मॉडल होने की संभावना दी।

 

इस नई तकनीक ने शोधकर्ताओं को पिछली पद्धति की तुलना में मानचित्रों से कहीं अधिक जानकारी का उपयोग करने की अनुमति दी।

 

सिमुलेशन यूके के विज्ञान और प्रौद्योगिकी सुविधा परिषद (एसटीएफसी) द्वारा वित्त पोषित DiRAC उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग (एचपीसी) सुविधा पर चलाए गए थे।

 

ब्रह्माण्ड विज्ञान में भविष्य की खोज

 

डार्क यूनिवर्स परियोजनाओं का अगला चरण - जिसमें पिछली गर्मियों में लॉन्च किया गया यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) मिशन यूक्लिड भी शामिल है - ब्रह्मांड की बड़े पैमाने की संरचनाओं पर हमारे पास मौजूद डेटा की मात्रा में काफी वृद्धि करेगा, जिससे शोधकर्ताओं को यह निर्धारित करने में मदद मिलेगी कि क्या अप्रत्याशित सहजता है। ब्रह्माण्ड एक संकेत है कि वर्तमान ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडल गलत हैं या यदि इसके लिए कोई अन्य स्पष्टीकरण है।

 

वर्तमान में, यह सहजता कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड (सीएमबी) - बिग बैंग से बची हुई रोशनी - के विश्लेषण के आधार पर की गई भविष्यवाणी के विपरीत है ।

 

डार्क एनर्जी सर्वे सहयोग, जिसका यूसीएल एक संस्थापक सदस्य है, अमेरिकी ऊर्जा विभाग की फर्मी नेशनल एक्सेलेरेटर लेबोरेटरी (फर्मिलैब) द्वारा आयोजित किया जाता है और इसमें सात देशों के 25 संस्थानों के 400 से अधिक वैज्ञानिक शामिल हैं।

 

इस सहयोग ने छह वर्षों में (2013 से 2019 तक) दुनिया के सबसे शक्तिशाली डिजिटल कैमरों में से एक, 570-मेगापिक्सेल डार्क एनर्जी कैमरा द्वारा ली गई रात के आकाश की तस्वीरों का उपयोग करके करोड़ों आकाशगंगाओं को सूचीबद्ध किया है। कैमरा, जिसका ऑप्टिकल करेक्टर यूसीएल में बनाया गया था, चिली में नेशनल साइंस फाउंडेशन के सेरो टोलोलो इंटर-अमेरिकन ऑब्ज़र्वेटरी में एक दूरबीन पर लगाया गया है।