|
ИИ позволяет обнаружить квазары-линзы
|
|
|
|
Квазары, действующие как мощные гравитационные линзы, являются одними из самых редких находок в астрономии. Из почти 300 000 квазаров, занесенных в каталог Sloan Digital Sky Survey, было идентифицировано только двенадцать кандидатов, и только три были подтверждены. Эти системы исключительно ценны, поскольку позволяют астрономам точно измерить массу галактики, в которой находится квазар, что обычно невозможно, учитывая, что подавляющая яркость самого квазара затмевает его окружение.
|
|
|
|
Теперь исследователи под руководством Эверетта Макартура значительно расширили этот крошечный образец, используя инновационный подход к машинному обучению и данные, полученные с помощью прибора для спектроскопии темной энергии.
|
|
|
|
В их исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, было изучено более 812 000 квазаров и выявлено семь новых высококачественных кандидатов, что более чем в два раза превышает известную выборку за один поиск.
|
|
|
|
Задача состоит в том, чтобы обнаружить едва заметный след галактики на заднем плане, свет которой был гравитационно искривлен галактикой-хозяином квазара на переднем плане.
|
|
|
|
Когда более удаленная галактика находится почти на идеальной линии позади квазара, огромная гравитация галактики-хозяина квазара действует как линза, изгибая свет фоновой галактики вокруг нее. В результате получаются множественные искаженные изображения фонового источника, хотя обычно они слишком слабые и маленькие, чтобы их можно было различить с земли, учитывая яркое сияние квазара.
|
|
|
|
|
|
|
Спектроскопия предлагает другой метод обнаружения. Если свет от галактики на заднем плане проходит через то же оптоволокно спектрографа, что и от квазара на переднем плане, линии его излучения отображаются на другой длине волны из-за более высокого красного смещения. Исследователи обучили нейронную сеть распознавать эти характерные особенности, скрытые в спектрах квазаров.
|
|
|
|
Поскольку настоящие линзы квазаров встречаются крайне редко, команда не смогла обучить свою нейронную сеть на тысячах реальных примеров. Вместо этого они создали реалистичные макеты линз, объединив реальные спектры квазаров DESI со спектрами галактик с эмиссионными линиями с большим красным смещением.
|
|
|
|
Они загрузили в сеть около 3000 синтетических линз и 30 000 спектров обычных квазаров, научив ее отличать тонкие сигнатуры линий излучения фоновых галактик от сложных спектральных характеристик самих квазаров. Сеть достигла показателей классификации с площадью под кривой 0,99, что обеспечивает исключительно высокую точность.
|
|
|
|
Применив этот подход к первому выпуску данных DESI, который охватывает квазары с красными смещениями от 0,03 до 1,8, они определили семь кандидатов класса А. На каждом из них показана мощная линия излучения дублета кислорода при более высоком красном смещении, чем у квазара на переднем плане, а на четырех - излучение бета-водорода и кислорода третьей степени от галактики на заднем плане.
|
|
|
|
Метод даже успешно восстановил единственную ранее известную систему линз квазара, которая попала в поле зрения DESI.
|
|
|
|
Почему это имеет значение? Квазарные линзы позволяют получить представление о том, как сверхмассивные черные дыры и их галактики-хозяева эволюционировали на протяжении всей истории Вселенной. Эйнштейновский радиус (характерный угловой размер изображений, полученных с помощью линз) напрямую показывает массу галактики-хозяина.
|
|
|
|
Традиционными методами практически невозможно отделить излучение квазара от его галактики-хозяина, но гравитационное линзирование упрощает это измерение.
|
|
|
|
Источник
|
