Forscher haben möglicherweise eine jahrzehntealte Frage zur Galaxienentwicklung beantwortet und die Leistungsfähigkeit der künstlichen Intelligenz (KI) genutzt, um ihre Forschung zu beschleunigen.
Seit der Erfindung der Hubble-Sequenz, die die Morphologien von Galaxien klassifiziert, im Jahr 1926 haben Astronomen unser Verständnis der Galaxienentwicklung und -morphologie mit fortschreitender Technologie verfeinert.
In den 1970er Jahren hatten Forscher bestätigt, dass einsame Galaxien eher spiralförmig sind und diejenigen, die in Galaxienhaufen gefunden werden, wahrscheinlich glatt und strukturlos sind, bekannt als elliptisch und linsenförmig (geformt wie eine Linse).
Heute in der Zeitschrift erschienen Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Societyhaben neue Forschungen unter der Leitung von Astronomen des International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) möglicherweise den Grund für diese Unterschiede in den Formen aufgedeckt.
Hauptautor Dr. Joel Pfeffer vom ICRAR-Knotenpunkt der Universität von Westaustralien sagte, die Forschung erkläre die „Morphologie-Dichte-Beziehung“ – bei der gebündelte Galaxien glatter und strukturloser erscheinen als ihre Solo-Gegenstücke.
„Wir haben entdeckt, dass ein paar verschiedene Dinge passieren, wenn wir viele Galaxien zusammenpacken“, sagte Dr. Pfeffer.
„Die Spiralarme von Galaxien sind so zerbrechlich, und wenn Sie in den Galaxienhaufen zu höheren Dichten gelangen, verlieren Spiralgalaxien allmählich ihr Gas. Dieser Gasverlust führt dazu, dass sie ihre Spiralarme „fallen“ lassen und sich in eine linsenförmige Form verwandeln. Eine weitere Ursache sind Galaxienverschmelzungen, die dazu führen können, dass zwei oder mehr Spiralgalaxien zu einer großen elliptischen Galaxie zusammenstoßen.“
Bildnachweis: International Center for Radio Astronomy Research
Die Studie nutzte die leistungsstarken EAGLE-Simulationen, um eine Gruppe von Galaxien im Detail zu analysieren, wobei ein KI-Algorithmus verwendet wurde, um Galaxien nach ihrer Form zu klassifizieren.
Der auf neuronalen Netzwerken basierende Algorithmus wurde von ICRAR Ph.D. Kandidat Mitchell Cavanagh und kann fast 20.000 Galaxien pro Minute klassifizieren, wodurch das, was normalerweise Wochen dauern würde, auf eine Stunde komprimiert wird.
Die Simulationen stimmen genau mit den Beobachtungen im Universum überein, was den Forschern das Vertrauen gibt, die Simulationsergebnisse zur Interpretation von Beobachtungen von Galaxienhaufen zu verwenden
Die Studie identifizierte auch mehrere linsenförmige Galaxien außerhalb der Regionen mit hoher Dichte, in denen sie erwartet werden, wobei die Modellierung darauf hindeutet, dass sie durch die Verschmelzung zweier Galaxien entstanden sind.
Dr. Pfeffer sagte, die Arbeit bringe verschiedene Forschungsarbeiten zur galaktischen Evolution zusammen, um zum ersten Mal die Morphologie-Dichte-Beziehung zu verstehen.
„Im Laufe der Zeit gab es viele Vorschläge“, sagte er. „Aber dies ist das erste Werk, das wirklich alle Teile des Puzzles zusammenfügt.“
Mehr Informationen:
Joel Pfeffer et al, Die Galaxienmorphologie-Dichte-Beziehung in der EAGLE-Simulation, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2022). DOI: 10.1093/mnras/stac3466
Bereitgestellt vom International Center for Radio Astronomy Research