Астрофизики повысили точность поиска темной материи с помощью полярных координат
Ученые предложили новый подход к обнаружению темной материи в сильных гравитационных линзах — преобразование изображений в полярные координаты. Метод значительно улучшает работу сверточных нейросетей (CNN) при поиске субгало — небольших сгустков темной материи внутри галактик.
Сильное гравитационное линзирование позволяет изучать темную материю на малых масштабах. Субгало создают заметные искажения в дугах гравитационно линзированных источников, однако выделить их сигнал на шумном изображении сложно. Авторы работы, опубликованной в arXiv, предложили использовать полярные координаты вместо стандартных декартовых.
Группа обучила CNN на симулированных снимках телескопа Hubble. Сравнение показало, что полярное представление последовательно повышает долю обнаруженных субгало во всех тестируемых массах. Для субгало массой от 10^9 до 10^9.5 масс Солнца улучшение составило около 15%.
Особенно заметен эффект в условиях низкого отношения сигнал/шум и для субгало с низкой концентрацией — там, где искажения слабее всего. Предобученные сети работали эффективнее, чем инициализированные случайным образом. При этом полярное преобразование не требует больших вычислительных затрат.
«Полярное представление — простой и дешевый способ повысить качество CNN-детекции субгало темной материи», — отметили авторы. Результаты могут ускорить анализ реальных данных с телескопов нового поколения, таких как James Webb и Nancy Grace Roman.
Исследователи подчеркнули, что надежность предсказаний теперь можно оценивать благодаря встроенной неопределенности в архитектуре сети. Это открывает путь к более уверенному выделению темной материи из шумовых флуктуаций.
