|
ИИ помогает обнаруживать новые космические аномалии
|
|
|
|
Команда SNAD, международная сеть исследователей, в которую входит доцент физического факультета НИУ ВШЭ Матвей Корнилов, обнаружила 11 ранее неизвестных космических аномалий, семь из которых являются кандидатами в сверхновые. Исследователи проанализировали цифровые изображения северного неба, сделанные в 2018 году, с помощью дерева k-D для обнаружения аномалий с помощью метода «ближайшего соседа». Алгоритмы машинного обучения помогли автоматизировать поиск. Статья опубликована в New Astronomy.
|
|
|
|
Большинство астрономических открытий были основаны на наблюдениях с последующими вычислениями. Хотя общее количество наблюдений в 20 веке было еще относительно небольшим, объемы данных резко увеличились с появлением крупномасштабных астрономических обзоров. Например, Zwicky Transient Facility (ZTF), который использует широкоугольну ю камеру для обзора северного неба, генерирует около 1,4 ТБ данных за ночь наблюдения, а его каталог содержит миллиарды объектов. Ручная обработка таких огромных объемов данных является дорогостоящей и трудоемкой, поэтому команда исследователей SNAD из России, Франции и США объединила усилия для разработки автоматизированного решения.
|
|
|
Когда ученые исследуют астрономические объекты, они наблюдают за их кривыми блеска, которые показывают изменения яркости объекта в зависимости от времени. Наблюдатели сначала идентифицируют вспышку света в небе, а затем следят за ее эволюцией, чтобы увидеть, становится ли свет со временем ярче или слабее, или гаснет. В этом исследовании исследователи изучили миллион реальных кривых блеска из каталога ZTF 2018 года и семь смоделированных моделей кривых в реальном времени для типов изучаемых объектов. Всего они отслеживали около 40 параметров, включая амплитуду яркости объекта и временной интервал.
|
|
|
|
«Мы описали свойства нашего моделирования, используя набор характеристик, которые, как ожидается, будут наблюдаться у реальных астрономических тел. В наборе данных примерно из миллиона объектов мы искали сверхмощные сверхновые, сверхновые типа Ia, сверхновые типа II и приливные волны. разрушительные события», — объясняет Константин Маланчев, соавтор статьи и постдоктор Иллинойсского университета в Урбана-Шампейн. «Мы называем такие классы объектов аномалиями. Они либо очень редки, с малоизвестными свойствами, либо кажутся достаточно интересными, чтобы заслуживать дальнейшего изучения».
|
|
|
|
Затем данные кривых блеска реальных объектов сравнивались с данными моделирования с использованием алгоритма дерева k-D. kD-дерево — это геометрическая структура данных для разделения пространства на более мелкие части путем разрезания его гиперплоскостями, плоскостями, линиями или точками. В текущем исследовании этот алгоритм использовался для сужения диапазона поиска при поиске реальных объектов со свойствами, аналогичными описанным в семи симуляциях.
|
|
|
|
Впоследствии команда идентифицировала 15 ближайших соседей, то есть реальных объектов из базы данных ZTF, для каждой симуляции — всего 105 совпадений, которые исследователи затем визуально проверили на наличие аномалий. Ручная проверка подтвердила 11 аномалий, из которых семь были кандидатами в сверхновые, а четыре были кандидатами в активные ядра галактик, где могли произойти события приливного разрушения. «Это очень хороший результат», — комментирует Мария Пружинская, соавтор статьи и научный сотрудник Астрономического института им. Штернберга. «В дополнение к уже обнаруженным редким объектам нам удалось обнаружить несколько новых, ранее пропущенных астрономами. Это означает, что существующие алгоритмы поиска могут быть улучшены, чтобы не пропускать такие объекты».
|
|
|
|
Это исследование демонстрирует, что метод очень эффективен, в то время как относительно прост в применении. Предлагаемый алгоритм обнаружения космических явлений определенного типа универсален и может быть использован для обнаружения любых интересных астрономических объектов, не ограничиваясь редкими типами сверхновых. «Астрономические и астрофизические явления, которые еще не открыты, на самом деле являются аномалиями», — считает доцент физического факультета НИУ ВШЭ Матвей Корнилов. «Ожидается, что их наблюдаемые проявления будут отличаться от свойств известных объектов. В будущем мы попробуем использовать наш метод для открытия новых классов объектов».
|
|
|
|
Источник
|
