Один из «пузырей» в центре Галактики, излучающий радиоволны; его пересекает радиодуга — множество параллельных радионитей. Яркий объект в нижней части изображения — сверхмассивная черная дыра Стрелец A*, чья масса превышает массу Солнца в 4 млн. раз
Фото: NASA

При помощи искусственного интеллекта ученые обнаружили новые космические аномалии

1417
12 июля 2022

Международная команда проекта SNAD обнаружила 11 аномалий, 7 из которых — кандидаты в сверхновые. Исследования проводились на цифровых снимках северного неба за 2018 год, для поиска использовался метод ближайших соседей на основе K-мерных деревьев. Автоматизировать поиск аномалий позволили методы машинного обучения. Исследование опубликовано в журнале New Astronomy.

Большая часть астрономических открытий основана на наблюдениях и последующих расчетах. Еще в XX веке количество наблюдений было невелико, однако с вводом в строй широкопольных астрономических обзоров неба объемы получаемых данных многократно возросли. Например, Zwicky Transient Facility (ZTF) — широкопольный обзор северного неба — генерирует ∼1,4 ТБ данных за ночь наблюдений, а его каталог содержит миллиарды объектов. Обрабатывать такое количество данных вручную сложно и дорого, поэтому команда проекта SNAD, объединяющего ученых из России, Франции и США, решала задачу автоматизации этого процесса.

Аномалии в космосе
Фото:edtimes.in

Чтобы больше узнать об астрономических объектах, ученые анализируют их кривые блеска — зависимости блеска объекта от времени. Сначала регистрируют вспышку на небе, затем фиксируют, как ее блеск эволюционирует: становится более ярким, ослабевает или совсем гаснет. Для исследования ученые взяли миллион кривых блеска реальных объектов из каталога Zwicky Transient Facility за 2018 год. После чего составили 7 симулированных кривых блеска объектов исследуемых типов. Всего учитывалось около 40 свойств, например, амплитуда яркости объекта и периодичность. 

«Мы описали свойства симуляций набором характеристик, который ожидали увидеть у реальных астрономических тел. Среди миллиона объектов мы искали сверхмощные сверхновые, сверхновые типа Iа, сверхновые II типа и события приливного разрыва, — объясняет один из авторов статьи постдок в университете Иллинойса в Урбане—Шампейне Константин Маланчев.  —  Такие классы объектов мы называем аномалиями. Они встречаются очень редко и их свойства малоизучены, либо это интересные объекты для более подробного исследования».

Затем данные кривых блеска реальных объектов сопоставляли с симуляциями с помощью метода K-мерных деревьев. K-мерное дерево — специальная геометрическая структура данных, которая позволяет разбить пространство на меньшие части, рассекая его  гиперплоскостями, плоскостями, прямыми или точками. Разбиение используют для сужения диапазона поиска в K-мерном пространстве, где ищут объект со свойствами, максимально похожими на те, что описаны в 7 симуляциях.

[Статья по теме: 12 таинственных объектов и загадок Вселенной]

В результате на каждую из 7 симуляций было найдено 15 наиболее похожих, реально существующих объектов из базы ZTF. Всего получилось 105 объектов. Их исследователи анализировали вручную и проверяли, являются ли они аномалиями.  После ручной проверки подтвердились 11 аномалий, 7 из них — кандидаты в сверхновые, а еще 4 —  активные ядра галактик, в которых могут происходить события приливного разрыва. 

«Это очень хороший результат, — комментирует один из авторов статьи Мария Пружинская, научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга. — Причем у нас получилось обнаружить не только уже открытые редкие объекты, но и несколько новых, которые были пропущены астрономическим сообществом. Это значит, что можно отладить существующие алгоритмы поиска, чтобы такие объекты больше не пропускать».

Исследование показало, что данный метод действительно эффективен, при этом довольно прост в реализации. Предложенная методика поиска объектов определенного типа универсальна и может быть применена для открытия не только редких типов сверхновых, но и других интересных астрономических объектов. 

«Астрономические или астрофизические явления, которые не были обнаружены учеными ранее, тоже являются аномалиями, — поясняет доцент факультета физики НИУ ВШЭ Матвей Корнилов. — Наблюдательные проявления таких объектов должны отличаться от свойств уже известных объектов. В будущем мы планируем применять нашу методику для открытия новых классов объектов».

Смотрите нас на youtube, читайте в Telegram. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: ВШЭ

Всего комментариев: 0

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш email не будет опубликован.

тринадцать − семь =

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: