Учёные оценили объём информации в космической паутине: главные носители — филаменты

Исследователи представили новый подход к анализу космической паутины — сети из скоплений, филаментов, стен и пустот, формирующей крупномасштабную структуру Вселенной. В работе, опубликованной на arXiv, они применили теорию информации для количественной оценки данных, закодированных в геометрии этой сети.

В основе анализа лежит тензор приливных деформаций, три собственных значения которого (?1, ?2, ?3) классифицируют морфологические элементы: кластеры (+,+,+), филаменты (+,+,-), стены (+,-,-) и пустоты (-,-,-). Для каждого типа известна совместная функция распределения вероятностей, что позволило вычислить непрерывную энтропию Шеннона для всей структуры.

Ключевой результат: филаменты оказались главными информационными носителями материи — на них приходится наибольшая доля информации. При этом энтропия приливных собственных значений достигает максимума в стеноподобных конфигурациях вблизи седловых точек гравитационного потенциала.

Помимо плотности, дополнительная информация содержится в инвариантах сдвига Q и A, которые описывают анизотропные деформации, не видимые при анализе только плотности. Это расширяет понимание структуры за рамки скалярного контраста плотности.

Авторы связали информационную размерность каждого морфологического компонента с его фрактальной размерностью через мультифрактальный формализм. Для кластеров размерность равна 1,2, для филаментов — 1,8, для стен — 2,5, для пустот — 3. Спектр обобщённых размерностей Реньи в пределе q?1 даёт информационную размерность Шеннона.

Также вычислена эволюция мультифрактальной энтропии с красным смещением и установлена её связь с линейным темпом роста f(z). Это даёт независимый способ проверки измерений роста структуры через искажения в красном смещении (f?8).

Работа демонстрирует, что изучение информационного содержания космической паутины может стать новым инструментом космологии, дополняющим традиционные методы анализа крупномасштабной структуры.