FLAMINGO: калибровка крупномасштабных космологических гидродинамических симуляций с использованием машинного обучения

Для полноценного использования данных, получаемых в ходе обзоров крупномасштабной структуры Вселенной, необходимо количественно оценить потенциальное влияние барионных эффектов, таких как обратная связь от активных ядер галактик (AGN) и звездообразования, на космологические наблюдаемые величины. В симуляциях процессы обратной связи зарождаются на масштабах, которые остаются неразрешёнными. Поэтому их необходимо задавать с помощью подрешёточных моделей, содержащих свободные параметры. Мы используем машинное обучение для калибровки моделей обратной связи от AGN и звёздного компонента в космологических гидродинамических симуляциях FLAMINGO (Fullhydro Large-scale structure simulations with All-sky Mapping for the Interpretation of Next Generation Observations — полнофизические симуляции крупномасштабной структуры с картированием всего неба для интерпретации наблюдений следующего поколения). С помощью эмуляторов на основе гауссовских процессов, обученных на латинских гиперкубах из 32 симуляций меньшего объёма, мы моделируем изменение функции масс галактик по звёздам (SMF) и газовых долей скоплений в зависимости от подрешёточных параметров. Затем эмуляторы подгоняются к наблюдательным данным, что позволяет учитывать потенциальные наблюдательные смещения. Мы применяем этот метод к трём различным разрешениям FLAMINGO, охватывающим диапазон, в котором масса частицы изменяется в 64 раза, и восстанавливаем наблюдаемые зависимости в соответствующих диапазонах разрешённых масс. Кроме того, мы используем эмуляторы, связывающие изменения подрешёточных параметров с изменениями наблюдаемых величин, чтобы найти модели, находящиеся на границе или за пределами диапазона газовых долей скоплений и SMF, допустимого согласно наблюдениям. Наш метод позволяет определять вариации моделей через данные, по которым они калибруются, а не через значения конкретных подрешёточных параметров. Такой подход полезен, поскольку подрешёточные параметры обычно не имеют прямой связи с определёнными наблюдаемыми величинами, а предсказания конкретной наблюдаемой величины зависят от нескольких подрешёточных параметров одновременно.