Astronomen hebben een innovatieve computationele methode ontwikkeld om de precisie van kosmologische metingen te verhogen. De nieuwe pijplijn, die de naam ALPACA draagt, is specifiek ontworpen om systematische fouten te verminderen bij de analyse van sterke zwaartekrachtlenzen. Deze techniek stelt onderzoekers in staat om de Hubble-constante, de waarde die de snelheid van de uitdijing van het heelal bepaalt, nauwkeuriger vast te stellen met behulp van data van de James Webb Space Telescope (JWST).
In een wetenschappelijke publicatie van 3 september 2026, waarin onder meer Hrvoje Krizic betrokken was, wordt een nieuwe aanpak voor tijdvertragingscosmografie gepresenteerd. Volgens de details in het onderzoek op arxiv.org is het optimaal benutten van de hoge resolutie van de JWST een complexe uitdaging. Dit komt doordat er zeer precieze modellen vereist zijn die zowel de Point Spread Function (PSF) als de vorm van de bronstelsels correct kunnen weergeven.
De strijd tegen systematische fouten
Een groot probleem bij het modelleren van zwaartekrachtlenzen is de invloed van onnauwkeurigheden in de PSF, oftewel de wijze waarop een telescoop een lichtpunt weergeeft. Het onderzoek wijst uit dat een foutmarge van 12% in de PSF kan leiden tot een afwijking van maar liefst 14% in de berekende tijdvertragingsafstand.
Om deze bias tegen te gaan, is ALPACA ontwikkeld als een semi-automatische pijplijn die gebruikmaakt van GPU-versnelling en differentieerbare modellering. Door de PSF, de massa van de lens en de bronstelsels gelijktijdig te reconstrueren binnen één likelihood-functie, wordt de foutmarge teruggebracht tot slechts enkele procenten. De efficiëntie van dit systeem is aanzienlijk verbeterd; waar oudere methoden vaak weken in beslag namen, kan de nieuwe pijplijn — gebaseerd op JAX, Starred en Herculens — de berekeningen in minder dan 15 uur voltooien.
Validatie en beschikbaarheid
De effectiviteit van de methode is getest met realistische simulaties van waarnemingen via de NIRCam van de JWST, waarbij gebruik is gemaakt van complexe sterrenstelsels uit de COSMOS-dataset. Door een analyse van tien lenzen via hiërarchische inferentie konden de onderzoekers de input-cosmologie herstellen zonder dat er significante afwijkingen optraden. De auteurs melden in de dat het ALPACA-pakket publiekelijk toegankelijk wordt gemaakt zodra het artikel officieel in een wetenschappelijk tijdschrift is verschenen.
Terminologie en context
Hoewel de term 'ALPACA' in deze context staat voor een geavanceerde astronomische tool, is de naam in andere sectoren bekend. Zo wordt de naam gebruikt in de financiële wereld, onder andere bij de alpaca.markets voor de handel in aandelen en cryptovaluta. Daarnaast is de alpaca bekend als diersoort, waarbij instellingen zoals de si.edu zich richten op biologisch onderzoek en het welzijn van deze dieren.
De introductie van de ALPACA-pijplijn vormt een belangrijke stap voorwaarts in de moderne kosmologie. Door een effectieve beheersing van systematische fouten in PSF's en bronnen te bieden, ontstaat er een betrouwbare basis voor precisie-metingen. Dit opent de weg naar een definitiever inzicht in de huidige discussies over de uitdijingssnelheid van het universum.