当“欧几里得”号任务在本十年末升空时，它将以红外线和可见光绘制星系团的地图，从而绘制出宇宙的大尺度结构蓝图。而一群报名参加比赛的业余科学爱好者将利用他们独特的技能来阐明这些发现。
“绘制暗物质”比赛证明了阿拉伯语手写分析、冰川学和粒子物理学比任何人想象的都与宇宙学更相关——而且当你让人们为了荣誉而解决问题时，你会得到一些非常有创意的结果。
美国宇航局喷气推进实验室与举办预测和数据建模比赛的初创公司Kaggle合作赞助了此次比赛。总共有73个团队报名参加，旨在测量天文学图像中星系的椭圆度，这是研究宇宙学暗物质的关键要素。物理学教授David Kirkby和加州大学欧文分校的研究生Daniel Margala赢得了奖项，并于上周将他们的发现提交给了JPL。
问题是：估计那些被故意模糊过的模拟邮票大小的星系图像的形状。Kirkby的背景是粒子物理学，但他对宇宙学很感兴趣，所以在网上看到比赛时，他感到很兴奋。
“很难进入一个新的研究领域，因为之前已经做了很多工作，而且有很多术语，很难处理数据，”Kirkby在一次采访中说。“但因为这是一个比赛，所以这是一个设计得非常好的问题。它提出了一个非常容易让我们理解和参与进来的问题——他们希望带来独特的想法来解决这个问题。”
事实证明，这非常有效。剑桥大学冰川学博士生Martin O’Leary大部分时间都在研究卫星图像以检测冰川的边缘；他的技术也适用于确定星系的边缘。然后，德勤的澳大利亚研究生Eu Jin Lok和卡塔尔大学的签名验证专家Ali Hassaine在O’Leary的发现的基础上进行了进一步研究。Kirkby和Margala建立了一个人工神经网络，并能够得出星系椭圆度最精确的值。
JPL天体物理学家、欧几里得任务的研究员Jason Rhodes表示，这些结果很可能会被纳入未来测量真实数据的算法中。
“我们将获得欧几里得任务提供的最高质量的数据，我们需要这些技术来充分利用这些数据，”他说。
寻找暗物质有点像在寻找风——它是看不见的，但你可以通过它对其他物体的影响来判断它的存在。（风显然比暗物质有更多可观测的影响，但你应该明白了。）就像你可能会研究摇曳的旗帜来推断有风一样，暗物质研究者通过观察星系光线的扭曲来推断暗物质的存在。
上面的“子弹星系团”图像可能是最好的例子。它描绘了两个碰撞的星系团，它们以难以言喻的高能量速度相互穿过。当它们朝相反方向移动时，恒星减速了一点，而炽热的气体（粉红色区域）减速了很多。但暗物质只与引力相互作用，所以它没有减速。它在这里用蓝色表示，远远领先于这些星系团中的其他物质。它在这张图片中并不直接可见；蓝色的阴影是从它对背景辐射的引力效应推断出来的。暗物质的引力像透镜一样，扭曲了经过的光线。
Rhodes解释说，想象一下泳池里的硬币——你看到的硬币是扭曲的，因为它反射的光线必须穿过水。
“同样，一个非常遥远的星系，当我们看到它时，它的形状是扭曲的，因为它穿过了中间的暗物质，”他说。
要了解光线被扭曲了多少，你需要知道发出它的物体的形状——一个看起来扭曲的星系可能只是一个特别椭圆的星系。确定星系的椭圆度有助于天文学家确定有多少椭圆度是暗物质造成的。
Kirkby和Margala为每个星系建立了一个模型，包括六到七个不同的参数。Rhodes说，这种整体视图，而不是单独查看每个数据点，是一种新颖的方法。然后，他们将数据输入人工神经网络，并利用该网络找出星系的椭圆形。Kirkby表示，他计划就他的工作写一篇论文。
“天文学界正试图应对迫在眉睫的大数据分析问题，”Kirkby说。“它被设定为一个比赛，这对于研究来说有点不寻常，但我认为这很有趣……它为我们以前没有见过的新型研究增加了一个新的元素，在这种研究中，人们倾向于独自工作和发表论文。”
