暗物質是一種難以捉摸的物質，占宇宙的 80%。它還為宇宙學家所說的宇宙網提供了骨架，宇宙的大尺度結構由于其引力影響，決定了星系和其他宇宙物質的運動。然而，局部暗物質的分布目前未知，因為它無法直接測量。相反，研究人員必須根據其對宇宙中其他物體（如星系）的引力影響來推斷其分布?！熬哂兄S刺意味的是，研究更遠的暗物質分布更容易，因為它反映了非常遙遠的過去，而這并不復雜，”賓夕法尼亞州立大學天文學和天體物理學副教授、該研究的通訊作者 Donghui Jeong 說。 . “隨著時間的推移，隨著宇宙大尺度結構的增長，宇宙的復雜性也增加了，因此對局部暗物質進行測量本身就變得更加困難。”

 之前繪制宇宙網的嘗試從早期宇宙模型開始，然后模擬該模型在數十億年間的演化。然而，這種方法是計算密集型的，到目前為止還不能產生足夠詳細的結果來觀察局部宇宙。在這項新研究中，研究人員采用了完全不同的方法，使用機器學習構建了一個模型，該模型使用有關星系分布和運動的信息來預測暗物質的分布。

 研究人員使用稱為 Illustris-TNG 的大量星系模擬來構建和訓練他們的模型，其中包括星系、氣體、其他可見物質以及暗物質。該團隊專門選擇了可與銀河系中的星系相媲美的模擬星系，并最終確定了預測暗物質分布需要星系的哪些特性。Jeong 說：“當給出某些信息時，該模型基本上可以根據它之前看到的內容填補空白。” “我們模型的地圖并不完全符合模擬數據，但我們仍然可以重建非常詳細的結構。我們發現，包括星系的運動——它們的徑向特殊速度——除了它們的分布之外，還大大提高了質量地圖，讓我們能夠看到這些細節。”

 然后，研究小組將他們的模型應用于來自 Cosmicflow-3 星系目錄的本地宇宙的真實數據。該目錄包含有關銀河系附近 17,000 多個星系分布和運動的綜合數據——在 200 兆秒差距以內。當地宇宙網的最終地圖發表在 5 月 26 日在線發表在《天體物理學雜志》上的一篇論文中。

 該地圖連續再現了本地宇宙中已知的突出結構，包括“本地表”——包含銀河系、“本地組”中的附近星系和室女座星系團中的星系的空間區域——以及“本地表”。 void”——靠近本地組的一個相對空白的空間區域。此外，它還確定了幾個需要進一步研究的新結構，包括連接星系的較小的絲狀結構?！皳碛杏钪婢W的局部地圖開啟了宇宙學研究的新篇章，”鄭說。 “我們可以研究暗物質的分布與其他發射數據的關系，這將有助于我們了解暗物質的性質。我們可以直接研究這些絲狀結構，這些星系之間的隱藏橋梁。”例如，有人提出銀河系和仙女座星系可能正在緩慢地相互靠近，但它們是否會在數十億年后發生碰撞仍不清楚。研究連接兩個星系的暗物質絲可以為它們的提供重要的見解?！耙驗榘滴镔|主導著宇宙的動力學，它基本上決定了我們的命運，”鄭說。 “因此，我們可以要求計算機將地圖進化數十億年，看看當地宇宙會發生什么。我們可以及時進化模型，以了解我們宇宙鄰域的歷史。”

 研究人員認為，他們可以通過添加更多星系來提高地圖的準確性。計劃中的天文調查，例如使用詹姆斯網絡太空望遠鏡，可以讓他們添加尚未觀察到的微弱或小星系以及更遠的星系。