Astronomen hebben een spel van raad-de-nummers gespeeld met kosmologische implicaties. Werkend vanuit een nepcatalogus van sterrenstelsels, opgesteld door een Japans team, twee Amerikaanse teams hebben de kosmologische parameters die zijn gebruikt om de catalogus te genereren correct geraden met een nauwkeurigheid van 1%. Dit geeft ons het vertrouwen dat hun methoden in staat zullen zijn om de juiste parameters van het echte universum te bepalen wanneer ze worden toegepast op waarnemingsgegevens.

De basisvergelijkingen die de evolutie van het heelal beheersen, kunnen worden afgeleid uit theoretische berekeningen, maar sommige getallen in die vergelijkingen, de kosmologische parameters, kan alleen worden afgeleid door waarnemingen. Kosmologische parameters gebonden aan de niet-waarneembare delen van het universum, zoals de hoeveelheid donkere materie of de uitdijing van het heelal gedreven door donkere energie, moeten worden afgeleid door te kijken naar hun effecten op de verdeling van zichtbare sterrenstelsels. Er is altijd onzekerheid bij het werken met het donkere deel van het universum, en het is moeilijk om er zeker van te zijn dat de modellen en data-analyse juist zijn.

Om de data-analyse te testen, een Japans team onder leiding van Takahiro Nishimichi aan de Universiteit van Kyoto en de Kavli IPMU(note) aan de Universiteit van Tokio gebruikte de ATERUI II-supercomputer van de National Astronomical Observatory van Japan om 10 nep-universums te creëren met een totaal volume dat 100 keer groter is dan zelfs de meeste uitgebreide melkwegonderzoeken tot nu toe. Het grote volume, groot dynamisch bereik, en een hoge resolutie die alleen haalbaar was met 's werelds krachtigste supercomputer gewijd aan astronomie waren nodig om systematische fouten in de analysemodellen te scheiden van willekeurige fouten als gevolg van betekenisloze toevalligheden in de gegevens. De kosmologische parameters die werden gebruikt om deze nep-universums te ontwikkelen, werden willekeurig gekozen uit het bereik van redelijkerwijs te verwachten waarden. Het Japanse team heeft een catalogus opgesteld met de posities van de sterrenstelsels in de simulatie, vergelijkbaar met de catalogi die zijn geproduceerd door echte telescopen die de hemel observeren. Het Japanse team daagde vervolgens andere astronomen uit om de getallen te raden die werden gebruikt om de catalogus te genereren.

Twee Amerikaanse teams gingen de uitdaging aan. Zelfstandig werken en verschillende methodes gebruiken, beide teams analyseerden de Japanse gegevens met tools die werden gebruikt voor echte astronomische onderzoeken. Elk team had maar één kans om de nummers te raden, en beide teams kwamen met antwoorden binnen 1% van de werkelijke waarden. Dit toont aan dat deze methoden correcte resultaten zouden moeten geven wanneer ze worden toegepast op echte waarnemingsgegevens.

Dus wat waren de juiste cijfers? Ze zijn nog steeds geheim, zodat meer teams raad-de-nummers kunnen spelen. Op deze manier zullen de uitdagingsgegevens de ontwikkeling en het testen van kosmische analysetechnieken blijven ondersteunen.

Deze resultaten verschenen als Nishimichi et al. "Geblindeerde uitdaging voor precisiekosmologie met grootschalige structuur:resultaten van effectieve veldtheorie voor het krachtspectrum van sterrenstelsels in de roodverschuiving" in Fysieke beoordeling D op 28 dec, 2020.