AIのおかげで宇宙の計量が行われている

宇宙の重さを文字通り測るのは不可能に思えるかもしれないが、少なくともある程度は可能だ。何十年もの間、天体物理学者は銀河団の質量を測定するための代替手段として「積分電子圧」と呼ばれるものに頼ってきた。これには光子と重力の相互作用など、多くの複雑な要因が関係している。しかし、この代替手段は決して完璧ではなく、銀河団のさまざまな影響によっては信頼性の低い測定値になることが多い。しかし現在、研究者たちは人工知能の助けを借りて、（比較的）単純な解決策を開発したと考えている。

今月、米国科学アカデミー紀要に掲載された論文で詳述されているように、プリンストン高等研究所、フラットアイアン研究所の計算天体物理学センター（CCA）、プリンストン大学などの研究者からなるチームは、「シンボリック回帰」と呼ばれるAIツールを利用して銀河の計量を改良した。CCAの協力者による声明によると、このツールは「基本的に、さまざまな変数に対して加算や減算などの数学演算子のさまざまな組み合わせを試し、どの方程式がデータに最も適合するかを調べる」という。

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研究チームはまず、多数の銀河団を特徴とする最先端の宇宙シミュレーションをツールに入力し、次に AI が質量推定の精度を高める可能性のある変数を特定しました。そこから AI は、統合電子圧に焦点を当てた長年のバージョンの上に 1 つの新しい項を追加した新しい方程式を生成しました。研究者は、逆方向に作業を進め、ガスの濃度が、質量推定の信頼性が低い銀河団の領域、つまり銀河核内にある超大質量ブラックホールに対応していることを発見しました。

「ある意味で、銀河団は球状のドーナツのようなものです」と CCA の発表では説明されている。「新しい方程式は、より大きな誤差をもたらす可能性のあるドーナツの中心のゼリーを抽出し、代わりにより信頼性の高い質量推定のために生地の多い外縁部に集中します。」

いずれにせよ、研究チームはAIでスクリプト化された新しい方程式を、何千ものシミュレートされた宇宙を含むデジタルスイートに入力し、変動が20〜30％少ない銀河団の質量推定値を作成できることを発見しました。「とてもシンプルなことです。それがこの方法の素晴らしいところです」と、研究の共著者でCCAの研究者であるフランシスコ・ビジャエスクサ・ナバロ氏は発表で述べています。もちろん、「シンプル」というのは、銀河の重量測定に携わっていない人にとっては少々誇張かもしれませんが、1つ確かなのは、ジェリードーナツは今とても美味しそうに聞こえるということです。