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Decifrar o Universo pode ficar mais rápido do que nunca. Um grupo internacional de cientistas desenvolveu o Effort.jl, emulador capaz de acelerar drasticamente a análise da chamada “teia cósmica” – a imensa rede de galáxias, aglomerados e vazios que compõem a estrutura do cosmos.
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O artigo descrevendo o Effort.jl foi publicado nesta terça-feira (16) no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Antes disso, a pesquisa estava disponível em versão preliminar no arXiv.
Novo emulador pode revolucionar o estudo da ‘teia cósmica’ do Universo
A ferramenta reproduz os resultados de modelos teóricos complexos com a mesma precisão. Mas em muito menos tempo e usando apenas um computador comum.
Agora, com a chancela de uma revista científica de prestígio, os resultados se consolidam como uma nova forma de explorar dados de projetos como o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e a missão europeia Euclid, que buscam desvendar os segredos da energia escura e da evolução do universo.
O que é a ‘teia cósmica’ do Universo
O cosmos não é uma distribuição aleatória de galáxias. Ele se organiza numa gigantesca rede tridimensional formada por filamentos, aglomerados e imensos vazios. Essa estrutura é chamada de “teia cósmica” e lembra um esqueleto invisível que sustenta o Universo em grande escala.
Compreender essa rede é essencial para investigar como a matéria se distribui e como forças misteriosas, como a energia escura, influenciam a expansão do Universo. Mas enxergar e decifrar esse emaranhado cósmico exige observações detalhadas e modelos teóricos capazes de transformar dados em previsões confiáveis.
Por que modelos atuais são tão pesados
Para descrever a “teia cósmica”, os cientistas usam modelos teóricos sofisticados, como a Teoria de Campo Efetiva da Estrutura em Grande Escala (EFTofLSS).
Eles permitem estimar estatisticamente parâmetros do Universo, como a distribuição da matéria e os efeitos da energia escura. O problema é que rodar esses cálculos exige enorme poder de processamento, o que leva horas ou até dias – mesmo em supercomputadores.
Com a chegada de levantamentos astronômicos cada vez mais ricos, como o DESI e o Euclid, o desafio cresce. Os dados aumentam em volume e complexidade. E aplicar os modelos diretamente a todos eles se torna praticamente inviável.
É aí que entram os emuladores. Essas ferramentas imitam o comportamento desses modelos, mas de forma muito mais rápida e acessível.
Como funciona o Effort.jl
O Effort.jl é um emulador construído para imitar os resultados da EFTofLSS, mas com uma diferença crucial: ele consegue entregar previsões em minutos num laptop comum, sem depender de supercomputadores.
Para isso, utiliza uma rede neural treinada com base nas saídas do modelo teórico original. Graças a esse treinamento, a rede aprendeu a prever como a estrutura do Universo se comporta a partir de diferentes parâmetros cosmológicos.
O diferencial do Effort.jl é que ele incorpora desde o início conhecimentos prévios da física. Isso significa que, em vez de “reaprender” como os parâmetros afetam as previsões, o algoritmo já parte desse entendimento e aproveita também os chamados gradientes – a taxa de variação das previsões quando os parâmetros mudam.
Essa abordagem reduz drasticamente a quantidade de exemplos necessários para o treinamento e aumenta a eficiência do processo.
Na prática, o emulador consegue lidar com efeitos observacionais importantes, como as distorções provocadas pela geometria do Universo e as limitações das pesquisas astronômicas.
Assim, a ferramenta entrega resultados com a mesma precisão dos modelos originais. Mas num tempo muito menor. Isso abre caminho para análises rápidas e detalhadas dos imensos conjuntos de dados que têm transformado a cosmologia moderna.
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Próximos passos com DESI e Euclid
A chancela ao Effort.jl acontece num momento estratégico. Projetos como o DESI, que já entregou o maior mapa 3D do Universo até agora, e a missão europeia Euclid, que começou suas observações recentemente, prometem produzir dados numa escala sem precedentes. Analisar essas informações sem ferramentas mais ágeis seria um desafio quase intransponível.
Com o novo emulador, os pesquisadores poderão testar hipóteses e explorar parâmetros cosmológicos com muito mais rapidez, o que abre espaço para descobertas em tempo real.
A expectativa é que o Effort.jl se torne peça-chave na investigação da energia escura e na compreensão da evolução do Universo, ajudando a transformar grandes volumes de dados em conhecimento científico concreto.
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