Учёные из Барселонского университета (UB) разработали ИИ-систему CIGaRS, которая значительно повышает точность калибровки «стандартных свечей» — сверхновых типа Ia. Это решение позволит уточнить данные об ускоряющемся расширении Вселенной. Инновационный подход, объединяющий анализ самих сверхновых и их родительских галактик в рамках единой модели, подробно описан в журнале Nature Astronomy.
Система Combined Inference and Galaxy-Related Standardisation (CIGaRS) кардинально отличается от традиционных методов. Вместо трудоемкого спектроскопического анализа, требующего изучения спектральных характеристик света, алгоритм опирается на фотометрические снимки и передовые нейросетевые вычисления. Это дает возможность с высокой точностью определять возраст звезд-прародителей и их металличность (концентрацию тяжелых элементов), что является ключевым фактором для верного вычисления космических расстояний.
«Мощный способ моделирования Вселенной — это её симуляция в компьютере, — отметил участник исследовательской группы Рауль Хименес. — Это даёт возможность варьировать все параметры одновременно, чтобы предсказать, в какой Вселенной мы живём. Исследование потенциальных систематических ошибок — самый важный недостающий ингредиент в нынешних подходах к космологии».
Звёздный каннибализм и стандартные свечи
Сверхновые типа Ia возникают в двойных звездных системах, где один из компонентов — белый карлик, плотный остаток звезды, близкой по массе к Солнцу. «Звёздный каннибализм» начинается, когда карлик начинает перетягивать на себя вещество компаньона. Накопление критической массы провоцирует неуправляемый термоядерный взрыв, полностью уничтожающий объект.
Механизм этого процесса поразительно стабилен: поскольку взрыв происходит при достижении почти идентичной критической массы, яркость сверхновых типа Ia считается предсказуемой. Это сделало их «стандартными свечами» — эталонами, по которым астрономы измеряют расстояния в космосе. Именно с их помощью в 1998 году было обнаружено ускоренное расширение Вселенной, приписываемое влиянию тёмной энергии.
Почему точность была под угрозой
На тёмную энергию приходится около 68% энергетического бюджета Вселенной, однако её природа остается главной загадкой современной науки. Проблема заключается в том, что «стандартные свечи» оказались не такими уж идеальными: выяснилось, что яркость взрыва зависит от условий в родительской галактике. Взрывы в старых или массивных системах отличаются от вспышек в молодых, и раньше этот фактор компенсировался лишь приблизительными поправками.
Команда под руководством Константина Карчева применила принципиально иной алгоритм. Система CIGaRS моделирует все ключевые факторы одновременно — свойства галактик, влияние межзвездной пыли, частоту вспышек и динамику расширения Вселенной. Это позволяет обрабатывать десятки тысяч сверхновых за один цикл, не прибегая к обязательным спектроскопическим данным.
Разработка становится критически важной с началом работы десятилетнего обзора неба Legacy Survey of Space and Time (LSST). Обсерватория имени Веры Рубин в Чили будет сканировать доступную область неба каждые несколько ночей, собирая беспрецедентный массив данных о сверхновых.
«Наш бескомпромиссный сквозной подход на основе моделирования уникален. Он позволяет извлечь максимум информации из данных обсерватории Рубин, избегая ловушек систематических ошибок моделирования», — подытожил Константин Карчев.
