宇宙を支配する暗黒物体の正体に迫る。AIを利用して暗黒物質の地図を作るシステムを開発（日本研究）

　宇宙の端っこはどうなっているんだろう？それを考えるとすぐに眠れるか、眠れなくなるかのどちらかだが、宇宙はなかなか本来の姿を見せてくれない。

　宇宙には、その質量の約8割を占め、電磁波では観測できない謎の「暗黒物質」が存在すると言われている。この謎が解けないと宇宙の全貌には迫れない。

　そこで今回、AI（人工知能）を利用して暗黒物質の地図を作るシステムが開発された。ノイズが取り除かれたそのクリアな地図は、暗黒物質の正体に近づくための道標になるかもしれない。

宇宙の8割を占める暗黒物質の謎

　この宇宙の8割は目には見えない「暗黒物質」で満たされていると考えられている。暗黒の名が示すとおり、暗黒物質は光によって観測することができない。にもかかわらず、それがあるとされるのはその重力の影響を見てとることができるからだ。

　質量を持つ物質から生じる重力は、ときにレンズのように作用して、その背後にある銀河の姿を歪めることがある。この現象を「重力レンズ」というが、宇宙の観察からは暗黒物質がつくり出した重力レンズと思しきものが見つかっているのだ。

　そうした銀河の歪みを調べれば、理屈の上では暗黒物質がこの宇宙にどのように分布しているのか明らかにすることができる。

　しかし問題は、宇宙の中にはもともと不思議な形をしている銀河も存在することだ。このことに加えて、暗い銀河になるとその形を把握することも難しくなる。

　そのために、はたして望遠鏡に映る銀河の歪みが重力レンズによるものなのか、それとも本来そのような形状であるのか区別するのは容易ではない。これは「形状ノイズ」と呼ばれ、宇宙の巨視的な構造の研究を妨げている問題だ。

スーパーコンピューターでAIを訓練

　そこで統計数理研究所の白崎正人助教らは、国立天文台が運用する天文学に特化したスーパーコンピューター「アテルイII」で人工知能を鍛えて、こうしたノイズを取り除く方法を考案した。

　そのためにまずノイズのない暗黒物質の地図2万5000枚を用意し、ここに実際に宇宙で観測されるものとそっくりなノイズを加える。この画像の組み合わせに基づくシミュレーションを通じて、人工知能を鍛え上げるのだ。

　こうして訓練した人工知能に、すばる望遠が観察した本物のデータのノイズを除去させてみたところ、標準的な宇宙論モデルに一致する結果が得られたとのことだ。

暗黒物質の謎の解明へ向けて

　こうしてクリアになった暗黒物質の地図があれば、これまで観測するだけでは詳しいことがわからなかった暗黒物質の低密度領域などを調べられるようになるという。

　今後はこの技術を用いて1400平方度におよぶ暗黒物質マップの作成が予定されている。これから天文学が進むかもしれない新しい領域の可能性を示す重要な成果で、暗黒物質の正体解明にさらに一歩近づくと期待されるとのことだ。

　この研究は『Monthly Notices of the Royal Astronomical Society』（4月29日付）に掲載された。

References:Astronomers Use Artificial Intelligence to Reveal the Actual Shape of the Universe / written by hiroching / edited by parumo
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