Астрономи використовують ШІ, щоб знаходити зірки, які «поглинають» планети

Нещодавно астрономи знайшли сотні «забруднених» зірок білих карликів у нашій рідній галактиці Чумацький Шлях. Це білі карлики, які активно поглинають планети на своїй орбіті. Вони є цінним ресурсом для вивчення внутрішніх справ цих далеких, зруйнованих планет. Їх також важко знайти. Історично астрономам доводилося вручну переглядати гори даних оглядів на предмет ознак цих зірок. Подальші спостереження підтвердять або спростують їхні підозри.

Використовуючи нову форму штучного інтелекту, яка називається багатоманітним навчанням, команда під керівництвом аспірантки Техаського університету в Остіні Малії Као прискорила процес, що призвело до 99% успіху ідентифікації. Висновки були опубліковані 31 липня в The Astrophysical Journal.

Білі карлики — це зірки на останній стадії життя. Вони витратили паливо, випустили зовнішні шари в космос і повільно охолоджуються. Одного разу наше сонце стане білим карликом, але це станеться лише через 6 мільярдів років.

Іноді планети, що обертаються навколо білого карлика, втягуються силою тяжіння їхньої зірки, розриваються на частини та знищуються. Коли це відбувається, зірка «забруднюється» важкими металами з надр планети. Оскільки атмосфера білих карликів майже повністю складається з водню та гелію, присутність інших елементів можна надійно віднести до зовнішніх джерел.

«Для забруднених білих карликів внутрішня частина планети буквально випалюється на поверхні зірки, щоб ми могли на неї дивитися», — сказав Као. «Забруднені білі карлики прямо зараз є найкращим способом, яким ми можемо охарактеризувати внутрішні планети».

«Інакше кажучи, — додав Кіт Хокінс, астроном з Університетського університету та співавтор статті, — це єдиний вірний спосіб з’ясувати, з чого складаються планети за межами Сонячної системи, а це означає, що знайти цих забруднених білих карликів критично».

На жаль, ознаки існування цих зірок, які ідентифікуються за вмістом забруднюючих металів у їхній атмосфері, можуть бути ледь помітними та їх важко виявити. Більш того, астрономи повинні знайти їх за відносно короткий проміжок часу.

Хоча астрономи можуть ідентифікувати ці зірки, переглядаючи вручну дані астрономічних досліджень, це може зайняти багато часу. Щоб перевірити швидший процес, команда застосувала ШІ до даних, доступних з космічного телескопа Gaia. «Gaia забезпечує одне з найбільших спектроскопічних досліджень білих карликів на сьогодні, але дані мають настільки низьку роздільну здатність, що ми думали, що за допомогою них неможливо знайти забруднених білих карликів», — сказав Хокінс. «Ця робота показує, що ви можете».

Щоб знайти ці невловимі зірки, команда використала техніку штучного інтелекту під назвою багатоманітне навчання. З його допомогою алгоритм шукає схожі характеристики в наборі даних і об’єднує подібні елементи разом у спрощену візуальну діаграму. Потім дослідники можуть переглянути діаграму та вирішити, які згустки вимагають подальшого дослідження.

Астрономи створили алгоритм сортування понад 100 000 можливих білих карликів. З них одна група з 375 зірок виглядала багатообіцяючою: вони продемонстрували ключову особливість наявності важких металів у своїй атмосфері. Подальші спостереження за допомогою телескопа Хоббі-Еберлі в обсерваторії Макдональда UT підтвердили підозри астрономів.

«Наш метод може збільшити кількість відомих забруднених білих карликів у десять разів, дозволяючи нам краще вивчати різноманітність і геологію планет за межами нашої Сонячної системи», — сказав Као. «Зрештою, ми хочемо визначити, чи може життя існувати поза межами нашої Сонячної системи. Якщо наша унікальна серед планетарних систем, вона також може бути унікальною за своєю здатністю підтримувати життя».

Цей інноваційний підхід є лише одним із прикладів того, як дослідники Техаського університету в Остіні використовують штучний інтелект для вирішення наукових таємниць. Щоб просувати та демонструвати ці інновації, UT Austin оголосив 2024 рік роком ШІ.

У цьому дослідженні були використані дані місії Європейського космічного агентства (ESA) Gaia. Дані були оброблені консорціумом Gaia Data Processing and Analysis Consortium.

Подальші спостереження були отримані за допомогою телескопа Хоббі-Еберлі (HET), який є спільним проектом Техаського університету в Остіні, Університету штату Пенсільванія, Мюнхенського університету Людвіга Максиміліана та Геттінгенського університету Георга-Августа. Дуже великий телескоп (VLT) в Європейській південній обсерваторії (ESO).

Техаський передовий обчислювальний центр в UT Austin надав для цього дослідження ресурси високопродуктивного обчислення, візуалізації та зберігання.