Wetenschappers zetten kunstmatige intelligentie in om een van de grootste raadsels van het universum te doorgronden: de aard van donkere energie. Met de komst van het Vera C. Rubin Observatory, dat later dit jaar zijn eerste waarnemingen doet, hopen astronomen eindelijk antwoorden te vinden op vragen die al decennialang de kosmologie teisteren.
Vampiersterren als sleutel tot het universum
Het Rubin Observatory, uitgerust met 's werelds grootste digitale camera, zal miljoenen exploderende sterren in kaart brengen. Volgens space.com richt het onderzoek zich specifiek op zogenaamde Type 1a supernova's, ook wel "vampiersterren" genoemd. Deze sterren ontstaan wanneer een witte dwergster materie van een begeleidende ster aftrekt totdat deze een kritische massa bereikt en explodeert.
Deze supernova's worden al decennialang gebruikt als "standaardkaarsen" om kosmische afstanden te meten. In de jaren negentig leidde onderzoek naar deze explosies tot de ontdekking dat het universum niet alleen uitdijt, maar dat deze uitdijing zelfs versnelt. Deze versnelling wordt toegeschreven aan donkere energie, een mysterieuze kracht die effectief werkt als een vorm van anti-zwaartekracht.
Slechts vijf procent van het universum begrepen
Volgens technologyreview.com kunnen we slechts vijf procent van het universum verklaren met gewone materie zoals planeten, sterren en sterrenstelsels. De overige 95 procent bestaat uit donkere materie en donkere energie, twee fenomenen die geen licht uitstralen, absorberen of reflecteren en daardoor effectief onzichtbaar zijn.
Donkere materie fungeert als de verborgen lijm die sterrenstelsels bijeenhoudt, terwijl donkere energie een tegenovergestelde rol speelt door het weefsel van de ruimte uiteen te trekken. Onderzoek gepubliceerd op JSTOR Daily toont aan dat donkere energie extreem zwak is, equivalent aan slechts een paar protonen per kubieke meter, wat het bepalen van de eigenschappen ervan bijzonder moeilijk maakt.
AI versnelt dataverwerking van jaren naar dagen
De rol van kunstmatige intelligentie in dit onderzoek kan niet worden onderschat. Zoals space.com, heeft AI de analyse van gegevens van de James Webb Space Telescope al teruggebracht van jaren tot dagen. Voor het Rubin Observatory, dat naar verwachting enorme hoeveelheden data zal produceren, is deze technologie essentieel.
Het observatorium zal gedurende tien jaar elke drie nachten de gehele zichtbare hemel fotograferen. Deze Legacy Survey of Space and Time (LSST) zal naar schatting miljoenen supernova's detecteren, een ongekende hoeveelheid data die zonder AI-ondersteuning onmogelijk te verwerken zou zijn.
Op zoek naar onbekende onbekenden
Een cruciaal aspect van het onderzoek is het heroverwegen van aannames over Type 1a supernova's. Wetenschappers erkennen dat deze explosies mogelijk niet zo uniform zijn als lange tijd werd aangenomen. Variaties in de omstandigheden waaronder witte dwergen exploderen, kunnen leiden tot systematische fouten in afstandsmetingen en daarmee in ons begrip van donkere energie.
rubinobservatory.org zal het telescoopsysteem helpen om deze "onbekende onbekenden" op te sporen, factoren die mogelijk ontbrekende ingrediënten zijn in ons begrip van de kosmos. Door AI-algoritmes te trainen op de enorme datasets kan het systeem patronen en afwijkingen detecteren die menselijke onderzoekers over het hoofd zouden zien.
Nieuwe metingen over miljarden jaren
Recent onderzoek heeft al geleid tot nauwkeurigere metingen van de hoeveelheid donkere energie over de afgelopen negen miljard jaar. Deze metingen zijn cruciaal om te begrijpen of donkere energie constant is gebleven of in de loop van de tijd is veranderd, wat fundamentele implicaties heeft voor theorieën over de uiteindelijke toekomst van het universum.
Het Rubin Observatory zal deze metingen verder verfijnen door miljoenen nieuwe datapunten toe te voegen. De combinatie van geavanceerde observatietechnologie, AI-gestuurde analyse en nieuwe inzichten in de diversiteit van supernova-explosies moet wetenschappers dichter bij een antwoord brengen op een van de meest fundamentele vragen in de moderne natuurkunde: wat is de ware aard van donkere energie, en wat betekent dit voor het lot van ons universum?