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Neuer Zugang zu den Geheimnissen der Dunklen Materie im Universum gefunden

Die Dunkle Materie im Universum stellt Forscher immer wieder vor ein Rätsel. (Symbolbild)
Die Dunkle Materie im Universum stellt Forscher immer wieder vor ein Rätsel. (Symbolbild)
Foto: imago images/ZUMA Press
Wissenschaftler machen es sich zur Aufgabe der Entstehungsgeschichte unseres Universums auf den Grund zu gehen. Ein großes Rätsel stellt die Dunkle Materie dar.

Wie entstand unser Universum? Welches Schicksal liegt vor ihm? Die geheimnisvolle Unendlichkeit birgt vor allem ein besonderes Rätsel in der Dunklen Materie und Dunklen Energie. Dunkle Materie hält das Universum zusammen, Dunkle Energie hilft bei der Ausbreitung. Doch wie viel der beiden Faktoren gibt es in den Weiten des Weltalls?

Universum: Forscher sind der Dunklen Materie auf der Spur

Ein Modell der Dunklen Materie im Universum soll Wissenschaftlern nun mehr Auskunft über die Beschaffenheit und des Gehalts dieser rätselhaften Substanz geben. Dabei soll eine Künstliche Intelligenz helfen, ein Algorithmus, der auch für soziale Medien für die Gesichtserkennung genutzt wird. Zwar erkennt man am Nachthimmel keine Gesichter, doch die KI lässt sich ähnlich anwenden.

Rückwärtsrechnen um Erkenntnisse zur Dunklen Materie zu erhalten

"Facebook benutzt seine Algorithmen, um in Bildern Augen, Münder oder Ohren zu finden; wir benutzen unsere, um nach den charakteristischen Anzeichen von Dunkler Materie und Dunkler Energie zu suchen", erklärt Thomas Kacprzak aus dem Forscherteam der ETH Zürich den Ablauf der Studie. Dunkle Materie ist allerdings nicht in Teleskopaufnahmen sichtbar. Doch sie hat etwas mit allen anderen Materien gemeinsam: Sie verbiegt die Bahnen von Lichtstrahlen von fernen Galaxien, die auf der Erde ankommen. Das nennt sich "schwacher Gravitationslinseneffekt".

Diese Verzerrung des Gravitationslinseneffekts können Astronomen rückwärts rechnen und auf diese Weise Massenkarten erstellen. Diese zeigen, wo sich Dunkle Materie im Universum befindet. Die Karten können mit theoretischen Vorhersagen verglichen werden, um das kosmologische Modell zu finden, dass mit den Daten übereinstimmt.

Faszination Universum und die Geheimnisse, die es für uns bereit hält
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KI ist genauer als menschengemachte Berechnungen

Für eine solche Vorgehensweise werden normalerweise Korrelationsfunktionen eingesetzt. Doch das Forscherteam überließ diese Arbeit stattdessen einem Computer. Es wurde eine Künstliche Intelligenz mit einem Algorithmus für maschinelles Lernen eingesetzt. Der KI wurde beigebracht, wie Informationen zur Dunklen Materie aus den Massekarten herausgelesen werden.

  1. Das neuronale Netzwerk wurde trainiert und mit computergenerierten Daten gefüttert, die das Universum simulieren. Dies trug dazu bei, dass kosmologische Parameter die richtige Antwort für Massekarten lieferten. Darunter befanden sich das Verhältnis von Dunkler Materie zur Dunklen Energie.
  2. Die Massenkarten wurden wiederholt analysiert, so trainierte sich die KI selbst, um die richtigen Strukturen zu erkennen.

Die Ergebnisse zeigten, dass das neuronale Netzwerk um 30 Prozent genauer als menschengemachte Statistiken war. Die Genauigkeit und das Zeitersparnis sind für Astronomen ein enormer Fortschritt bei der Untersuchung von Dunkler Materie in unserem Universum. Die KI wurde bei der Untersuchung der Dunklen Materie des KiDS-450-Datensatzes angewandt.

Glaubt man der Alternativen Gravitationstheorie, ist Dunkle Materie im Universum nur eine Illusion. Forscher glaubten, eine Galaxie ohne Dunkle Materie entdeckt zu haben. Doch das war vermutlich nur ein Rechenfehler. Falls du dich fragst, warum es bislang keine Todesopfer durch Dunkle Materie gab. Wissenschaftler haben hierfür eine Theorie.

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