Как можно измерить то, что является невидимым? Безусловно, это весьма сложная задача, но астрономы существенно преуспели на одном из фронтов, добившись значительного успеха в исследовании темной материи и тёмной энергии – двух самых таинственных веществ в нашем космосе. Темная материя смешивается с обычно материей и при этом не испускает никакого излучения, лишая астрономов возможности проводить наблюдения за ней. Темная энергия является ещё более коварной и неуловимой. Исследователи полагают, что она является преградой для гравитации, которая позволяется нашей Вселенной не «разойтись по швам».
Уже в третий раз проводится инновационное соревнование, целью которого является выявление лучших инструментов для исследования тёмной материи и темной энергии. Этот конкурс носит название GREAT3 — GRavitational lEnsing Accuracy Testing 3. Мероприятие организовывает Лаборатория реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory), которая является научно-исследовательским центром НАСА, а также European Union Network of Excellence и Statistical Modeling and Computation Learning 2 (PASCAL2).
Идея инновационного соревнования заключается в том, чтобы простимулировать учёных, в том числе и тех, кто никоем образом не связан с астрономией, к тому, чтобы представить новый взгляд на решение проблемы измерения тёмной энергии и темной материи. Перед конкурсантами стоит задача разгадать тайны галактики, используя для этой цели миллионы изображений, полученных космическим телескопом NASA. Лучшее понимание «тёмной стороны космоса» поможет выявить новую информацию о самой ткани и судьбе нашей Вселенной.
Первые два аналогичных мероприятия прошли довольно успешно — была привлечена к области новая интеллектуальная элита, в том числе и учёные, специализирующиеся на физике элементарных частиц и механике. Знания механики предполагают программирование компьютеров на идентификацию темной энергии и материи с использованием фактических данных реального мира.
По словам Jason Rhodes из JPL, многие учёные не раз размышляли о типе алгоритмов, в которых нуждаются учёные для разработки инструментов космологии. Он отметил, что исследователи хотят расширить свои знания, основываясь на опыте и навыках учёных из других областей науки, чтобы раскрыть тайны темной стороны Вселенной.
Одним из самых мощных инструментов для изучения темной материи и энергии является гравитационное линзирование. Когда темная материя находится между нами и отдалённой галактикой, свет галактики может деформироваться гравитацией от темной материи. Измеряя эту деформацию, учёные могут отобразить тёмную материю, не смотря на то, что она является абсолютно невидимой. К тому же смотря на распределением темной и обычной материи во Вселенной, учёные могут проводить анализ темной энергии и следить за тем, как она противостоит гравитации, замедляя рост галактических структур.
В некоторых случаях гравитационного линзирования, галактики выглядят весьма необычно, как будто отражаясь в кривых зеркалах либо же проявляются несколько раз. Этот эффект называется чрезмерным линзированием. Но в большинстве случаев, при так называемом слабом линзировании, эффекты изменения масштаба являются настолько крошечными, что их невозможно увидеть.
GREAT3 проводится для того, чтобы улучшить методы слабого линзирования при подготовке миссий «темная энергия/темная материя», в частности таких как Euclid Европейского космического агентства, в проведении которой NASA играет далеко не последнюю роль, WFIRST-AFTA (Wide-Field Infrared Survey Telescope-Astrophysics Focused Telescope Assets).
На миллионах снимков «Хаббла», предоставленных конкурсантам GREAT3, изображены галактики, которые были искусственно деформированы через слабое линзирование. Цель заключается в том, чтобы выяснить, как именно изображения галактик были деформированы. Следует отметить, что это весьма сложная задача, которая предусматривает поиск моделей и идентификацию искусственных эффектов деформации, обусловленных оптикой телескопа и атмосферой Земли.
Имя победителя будет объявлено в мае 2014 года. В качестве приза он получить вычислительную технику на сумму 3 тысячи долларов – прекрасный подарок для программистов, пытающихся взломать космические коды.
Rachel Mandelbaum из Carnegie Mellon University, который вместе с Rhodes и Barnaby Rowe из UCL (University College London) организовал проведение конкурса, надеется, что GREAT3 будет «плодовит» на новые идеи, к тому же поиск ответа на нечто неизведанное – это всегда интересно.
