Barselona Üniversitesi Kozmik Bilimler Enstitüsü (ICCUB) liderliğindeki araştırmacılar, bilim insanlarının Evren'in genişlemesini inceleme ve karanlık enerji olarak bilinen gizemli gücü araştırma şeklini büyük ölçüde iyileştirebilecek yeni bir teknik geliştirdi. Çünkü görünüşe göre evren, hava atmaktan vazgeçmiyor.

Nature Astronomy'de yayınlanan araştırma, CIGaRS adı verilen ve Tip Ia süpernovalardan (büyük kozmik mesafeleri ölçmek için kullanılan güçlü yıldız patlamaları) çok daha fazla bilgi çıkarabilen bir çerçeve sunuyor. Mevcut yaklaşımların çoğunun aksine, yöntem ağırlıklı olarak pahalı spektroskopik gözlemler yerine görüntüleme verilerine dayanıyor. Bu ilerlemenin, gökbilimcilerin özellikle Vera C. Rubin Gözlemevi tarafından yürütülecek olan yeni nesil gökyüzü taramalarından yakında gelecek devasa veri kümelerinden tam olarak yararlanmalarına yardımcı olması bekleniyor.

Tip Ia süpernovalar, beyaz cüce yıldızlar patladığında meydana gelir. Bu patlamalar neredeyse aynı içsel parlaklığa ulaştığından, gökbilimciler bunları "standart mum" olarak kullanır: Gerçek parlaklıklarını Dünya'dan göründükleri parlaklıkla karşılaştırarak araştırmacılar mesafelerini hesaplayabilir. Bu ölçümler, Evren'in hızlanan bir hızla genişlediğinin keşfinde çok önemli bir rol oynadı. Bilim insanları bu hızlanmayı, modern fiziğin en önemli çözülmemiş sorularından biri olan karanlık enerjiye bağlıyor.

Ancak önemli bir komplikasyon var. Tip Ia süpernovalar tamamen aynı değildir. Son 20 yılda gökbilimciler, bir süpernovanın gözlemlenen parlaklığının meydana geldiği galaksiden etkilendiğini buldu. Daha yaşlı veya daha büyük galaksilerde bulunan süpernovalar, daha genç veya daha az büyük galaksilerde meydana gelenlerden biraz farklı görünebilir. Araştırmacılar tipik olarak bu farklılıkları nispeten basit düzeltme yöntemleri kullanarak hesaba katmıştır. Kullanışlı olsa da, bu yaklaşımlar mesafe ölçümlerinin doğruluğunu ve dolayısıyla kozmolojik çalışmaların kesinliğini sınırlayabilir.

Yeni çerçeve, birden çok faktörü aynı anda modelleyerek bu zorluğu ele alıyor. Araştırmacılar, her bir bileşeni bağımsız olarak ele almak yerine, süpernova patlamalarını, ana galaksilerini, ışıklarını değiştiren tozu, kozmik tarih boyunca süpernova oranlarındaki değişiklikleri ve hatta Evren'in genişlemesini içeren tek bir entegre model oluşturdu. Çalışmanın ortak yazarı Raúl Jiménez (ICREA-ICCUB), "Evreni modellemenin güçlü bir yolu, Bayes çıkarımını kullanarak bilgisayarda sıfırdan simüle etmektir" diyor. "Bu, hangi Evrende yaşadığımızı tahmin etmek için tüm olası parametreleri aynı anda değiştirmenin bir yolunu sağlar. Ayrıca, bu kapasiteye sahip olarak, etkilerini anlamak için olası 'bilinmeyen bilinmeyen' sistematiklere bakılabilir."

Bu kadar kapsamlı bir model oluşturmak normalde çok büyük hesaplama gücü gerektirir. Yaklaşımı pratik hale getirmek için araştırmacılar, simülasyon tabanlı çıkarım adı verilen modern bir tekniğe yöneldi. Süreç, bilim insanlarının fiziksel modellere dayalı olarak çok sayıda simüle edilmiş evren üretmesiyle başlar. Bir sinir ağı daha sonra simüle edilmiş gözlemlerin, onları üreten fiziksel özelliklerle nasıl ilişkili olduğunu öğrenir. Eğitildikten sonra sistem, gerçek astronomik gözlemleri simülasyonlarıyla karşılaştırabilir ve en olası temel parametreleri belirleyebilir. Bu strateji, geleneksel teknikler kullanılarak pratik olmayacak bir görev olan on binlerce süpernovayı aynı anda analiz etmeyi mümkün kılar.

Çalışmanın en önemli bulgularından biri, çerçevenin yalnızca görüntüleme verilerini kullanarak galaksi mesafelerini (kırmızıya kayma) yüksek doğrulukla belirleyebilmesidir. Araştırmacılara göre yeni yöntem, spektroskopik ölçümlerle karşılaştırılabilir hassasiyette kırmızıya kayma tahminleri sunuyor, ancak spektrum gerektirmiyor. Bu yetenek özellikle önemlidir çünkü yaklaşan taramaların milyonlarca süpernova adayı belirlemesi beklenirken, yalnızca küçük bir yüzdesi gerçekçi bir şekilde spektroskopik takip alabilecektir.