Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2023

Astrophysicists show how to “weigh” galaxy clusters with artificial intelligence

0

Scholars from the Institute for Advanced Study have used a machine learning algorithm known as “symbolic regression” to generate new equations that help solve a fundamental problem in astrophysics: inferring the mass of galaxy clusters.

Galaxy clusters are the most massive objects in the Universe: a single cluster contains anything from a hundred to many thousands of galaxies, alongside collections of plasma, hot X-ray emitting gas, and dark matter. These components are held together by the cluster’s own gravity. Understanding such galaxy clusters is crucial to pinning down the origin and continuing evolution of our universe.

Perhaps the most crucial quantity determining the properties of a galaxy cluster is its total mass. But measuring this quantity is difficult—galaxies cannot be “weighed” by placing them on a scale. The problem is further complicated by the fact that the dark matter that makes up much of a cluster’s mass is invisible. Instead, scientists infer the mass of a cluster from other observable quantities.

Previously, scholars considered a cluster’s mass to be roughly proportional to another, more easily measurable quantity called the “integrated electron pressure” (or the Sunyaev-Zel’dovich flux, often abbreviated to YSZ). The theoretical foundations of the Sunyaev-Zel’dovich flux were laid in the early 1970s by Rashid Sunyaev, current Distinguished Visiting Professor in the Institute’s School of Natural Sciences, and his collaborator Yakov B. Zel’dovich.

However, the integrated electron pressure is not a reliable proxy for mass because it can behave inconsistently across different galaxy clusters. The outskirts of clusters tend to exhibit very similar YSZ, but their cores are much more variable. The YSZ/mass equivalence was problematic in that it gave equal weight to all parts of the cluster. As a result, a lot of “scatter” was observed, meaning that the error bars on the mass inferences were large.

Digvijay Wadekar, current Member in the Institute’s School of Natural Sciences, has worked with collaborators across ten different institutions to develop an AI program to improve the understanding of the relationship between the mass and the YSZ. Their work was recently published in Proceedings of the National Academy of Sciences.

Wadekar and his collaborators “fed” their AI program with state-of-the-art cosmological simulations that have been developed by groups at the Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics, and at the Flatiron Institute’s Center for Computational Astrophysics (CCA) in New York. Their program searched for and identified additional variables that might make inferring the mass from the YSZ more accurate.

AI is useful for identifying new parameter combinations that could be overlooked by human analysts. While it is easy for human analysts to identify two significant parameters in a data set, AI is better able to parse through high volumes often revealing unexpected influencing factors.

More specifically, the AI method that Wadekar and his collaborators employed is known as symbolic regression. “Right now, a lot of the machine learning community focuses on deep neural networks,” Wadekar explained. “These are very powerful but the drawback is that they are almost like a black box. We cannot understand what goes on in them. In physics, if something is giving good results, we want to know why it is doing so. Symbolic regression is beneficial because it searches a given dataset and generates simple, mathematical expressions in the form of simple equations that you can understand. It provides an easily interpretable model.”

Their symbolic regression program (called PySR) handed them a new equation, which was able to better predict the mass of the galaxy cluster by augmenting YSZ with information about the cluster’s gas concentration. Wadekar and his collaborators then worked backward from this AI-generated equation and tried to find a physical explanation for it. They realized that gas concentration is in fact correlated with the noisy areas of clusters where mass inferences are less reliable. Their new equation therefore improved mass inferences by providing a way for these noisy areas of the cluster to be “down-weighted”. In a sense, the galaxy cluster can be compared to a spherical doughnut. The new equation extracts the jelly at the center of the doughnut (that introduces larger errors), and concentrates on the doughy outskirts for more reliable mass inferences.

The new equations can provide observational astronomers engaged in upcoming galaxy cluster surveys with better insights into the mass of the objects that they observe. “There are quite a few surveys targeting galaxy clusters which are planned in the near future,” Wadekar stated. “Examples include the Simons Observatory (SO), the Stage 4 CMB experiment (CMB-S4), and an X-ray survey called eROSITA. The new equations can help us in maximizing the scientific return from these surveys.”

He also hopes that this publication will be just the tip of the iceberg when it comes to using symbolic regression in astrophysics. “We think that symbolic regression is highly applicable to answering many astrophysical questions,” Wadekar added. “In a lot of cases in astronomy, people make a linear fit between two parameters and ignore everything else. But nowadays, with these tools, you can go further. Symbolic regression and other artificial intelligence tools can help us go beyond existing two parameter power laws in a variety of different ways, ranging from investigating small astrophysical systems like exoplanets to galaxy clusters, the biggest things in the universe.”

About the Institute

The Institute for Advanced Study has served the world as one of the leading independent centers for theoretical research and intellectual inquiry since its establishment in 1930, advancing the frontiers of knowledge across the sciences and humanities. From the work of founding IAS faculty such as Albert Einstein and John von Neumann to that of the foremost thinkers of the present, the IAS is dedicated to enabling curiosity-driven exploration and fundamental discovery.

Each year, the Institute welcomes more than 200 of the world’s most promising post-doctoral researchers and scholars who are selected and mentored by a permanent Faculty, each of whom are preeminent leaders in their fields. Among present and past Faculty and Members there have been 35 Nobel Laureates, 44 of the 62 Fields Medalists, and 23 of the 26 Abel Prize Laureates, as well as many MacArthur Fellows and Wolf Prize winners.








«Абзац»: Валерий Меладзе отказался давать концерты в РФ

В ОДКБ им. Н.Н. Силищевой появилось новое оборудование в МРТ-кабинете

Забайкальский филиал "ЛокоТех-Сервис" показал уверенный рост в первом полугодии

Город Бакуракерт на полуострове Ланжерон


All the news from Nintendo’s July 2025 Direct showcase

The surprising reason fewer people are dying from extreme weather

Nvidia’s Jensen Huang hauled before China’s cyber cops to explain ‘backdoor safety risks’ in H20 chips

Figma IPO’s surprise winner is a charity with 13 million shares—and a famous backstory that sparked a bitter feud over an oil fortune decades ago


Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Курянина на год лишили прав за наезд на деревья

Башня Врангеля. Калининград

Фридрихсбургские ворота


«Деньги не пахнут»: Как Blox World наживается на доверии игроков Roblox

OpenAI just raised another $8.3 billon in a funding round that values it at an unbelievable $300B, surpassing AMD, Coca-Cola, and General Electric

If you'd like to see Meta's AI gunk purged from WhatsApp, a new antitrust investigation in Italy might just do the trick

Разработчики The Seven Deadly Sins: Origin ответили на частые вопросы игроков



Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Алгоритмы Яндекс Музыки. Алгоритмы продвижения в Яндекс Музыка.

Кабинет Артиста.


Норвегия перед выборами: Коллективная вонь русофобии и региональный упадок

Сооружения сервисного участка «Свердловск-Пассажирский» стали арт-объектом

Тульский "Арсенал" одержал первую победу в новом сезоне Первой лиги

В Корпоративном университете «ЛокоТех» за первое полугодие 2025 года обучено более 2500 человек и создано 8 новых программ


Кедми – о провале Трампа: Надавить на БРИКС не вышло. "Страшные" тарифы оказались выстрелом в молоко

Александр Коц: ВЕЧЕРНИЙ ЗВОН:. праздник уходящего дня

Синоптик Шувалов: экстремальная погода в Центральной России участилась

Футболисты «Машука-КМВ» в Пятигорске сыграли вничью с гостями из Москвы


Медведев прошёл в третий круг турнира ATP в Торонто, обыграв Сврчину

Рахимова уступила Свитолиной во втором круге турнира WTA в Монреале

Результата по-прежнему нет: Медведев оступился в Торонто и рискует в ближайшее время покинуть топ-20 рейтинга ATP

Александрова уступила и не прошла в третий круг турнира в Монреале.


Футболисты «Машука-КМВ» в Пятигорске сыграли вничью с гостями из Москвы

Туристка из Йошкар-Олы погибла в Дербенте от ветки старого платана у Джума-мечети

Приговор вычислили по радиоприборам // Назначены сроки за аферу с оборудованием для береговой охраны погранслужбы

Экстремальная погода в Центральной России: +40°C в Москве через 40 лет?


Музыкальные новости

Жена Басты опубликовала фото в откровенном наряде

Дирижер Геннадий Дмитряк: «Каждый концерт — это сокровенный разговор со слушателями»

Менеджер Песни. Менеджер Релиза Песни. Менеджер вышедшей песни.

На чемпионате пожарных в Германии прозвучала вызывающая споры строфа из песни «Песни немцев»


Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Москва превратится в Таиланд. Климатолог Клименко сделал прогноз на 10 лет

Москва лидирует по числу миллионеров: 28 тысяч получают свыше 1 млн рублей


Сооружения сервисного участка «Свердловск-Пассажирский» стали арт-объектом

Россия не одна. Против коллективного Запада встают другие страны: Пока заочно

Спартак» Обыграл «Ростов» 2:0: Победа в Кубке России на «Ростов-Арене

If you'd like to see Meta's AI gunk purged from WhatsApp, a new antitrust investigation in Italy might just do the trick


Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом

Автопробег в Финляндии поддержал инициативу открытия границы с Россией

Шесть человек пострадали в крупной аварии на Волгоградском проспекте в Москве

ДТП на юго-востоке Москвы: пострадали четыре человека, включая пешеходов


Путин заявил о высокой популярности скоростных железных дорог среди россиян

Путин отметил, что железнодорожники успешно обеспечивают снабжение вооруженных сил

Путин рассказал о развитии железнодорожной отрасли России

Путин обсудил перспективы развития железнодорожной сети в России


Исследование показывает зависимость между темпами развития COVID-19 и уровнем смертности

Руководитель РФПИ охарактеризовал переписку фон дер Ляйен с Pfizer как позорный инцидент



Сахар на вес золота: как изобретение инсулина изменило медицину

Напавший с ножом на людей в Москве был на учёте в психоневрологическом диспансере

Ученые выяснили, какие болезни погубили войска Наполеона в 1812 году

Букин поделился причинами, почему он не придерживается диеты


В Киеве показательно вскрыли «гнездо» коррупции: Зеленский устроил целый политический театр


Спорткар на воде: сборная Тульская области по гребле выступила на мини-Олимпиаде

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

Спелеолог Алексей Акимов: По годовым кольцам сталактитов можно узнать прошлое Земли

Галактионов подвел итог игры с "Нижним Новгородом"



Сергей Собянин. Главное за день

Собянин: Количество цветников в Москве с 2010 года увеличено почти в 2,5 раза

Сергей Собянин открыл просторный переход между станциями Щербинка и Остафьево

Собянин: Открыт пешеходный переход через МЦД-2 между Щербинкой и Остафьевом


В Грозном планируют возвести предприятие по переработке отходов

Московский зоопарк ищет неродственную "невесту" для манула Тимоши

"Роскосмос" продемонстрировал изображение циклон, спровоцировавшего грозу в Москве

Конец истории: тополиный пух может навсегда исчезнуть из Москвы


Экстремальная погода в Центральной России: +40°C в Москве через 40 лет?

Киберразведка по-русски: как развивается отечественный Threat Intelligence

Туристка из Йошкар-Олы погибла в Дербенте от ветки старого платана у Джума-мечети

Приговор вычислили по радиоприборам // Назначены сроки за аферу с оборудованием для береговой охраны погранслужбы


В администрации муниципального образования «Городской округ «Город Нарьян-Мар» выявлены нарушения законодательства о противодействии коррупции

Архангельская область. СМИ зовут прокуроров в дорогу

Бизнесмен из Подмосковья пытался испортить деньгами честного нарьянмарца

Институт развития Интернета поддержал мультимедийный просветительский проект холдинга «ЕвроМедиа» о героях и событиях, которые сформировали образ Русского Севера и продолжают вдохновлять поколения


В пути следования задерживаются поезда «Таврия», сообщили в пресс-службе компании-перевозчика "Гранд Сервис Экспресс"

Крыму и еще 27 регионам списали долги по бюджетным кредитам на 58 млрд

Задержка поездов в Крым и из Крыма: свежие данные

Цены на новостройки в июле 2025 года: Севастополь лидирует, Симферополь чуть отстаёт


Экстремальная погода в Центральной России: +40°C в Москве через 40 лет?

Ночной велофестиваль объединил более 55 тыс. участников

Почти треть месячной нормы осадков может обрушиться на некоторые районы Москвы 4 августа

Видео: Скандал в Пентагоне на руку Москве














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *