Нейросеть нашла «голубые самородки» в галактиках
Астрономы использовали искусственный интеллект для поиска «голубых самородков» в центральном регионе растущих галактик, сообщают исследователи в статье, принятой к публикации в Astrophysical Journal. Этим термином обозначают регион активного звездообразования, где в облаках газа рождаются новые светила.
Галактики эволюционируют многие миллиарды лет и в течение своей жизни проходят разные стадии роста. Протекающие в них физические процессы исследователи изучают, как правило, по снимкам, которые позволяют нам увидеть объект в конкретный момент времени. Понять, как выглядела галактика в прошлом, а также какой она станет в будущем, возможно только благодаря симуляции. Сравнивая полученные модели с реальными данными, астрономы могут узнать важные детали, а также сделать прогнозы.
Активное развитие технологий машинного обучения в последние годы позволяет применять алгоритмы искусственного интеллекта в самых разных областях, в том числе и в астрономии. Многие работы показывают, что нейросети справляются гораздо лучше с анализом снимков, чем это делают люди. Во многом это объясняется тем, что компьютер способен обработать большее количество данных и заметить закономерности, на которые человек не обратит внимание.
Авторы новой работы под руководством Марка Уэрта-Компани (M. Huertas-Company) из Университета Сорбонны использовали сверточную нейросеть для поиска «голубых самородков» (blue nugget) — областей в центре молодых галактик, где находятся недавно рожденные голубые звезды. Для обучения алгоритма астрономы использовали изображения галактик на разной стадии эволюции (до «голубого самородка», во время и после него), которые были сгенерированы в ходе симуляции. В выборку, которая использовалась для обучения и тестов, вошло около десяти тысяч изображений.
После того, как нейросеть смогла отличать снимки галактик с «голубыми самородками» со средней точностью 80 процентов, ее использовали для анализа реальных данных. Астрономы взяли снимки галактик с красным смещением z от 1 до 3 из обзора CANDELS, выполненного «Хабблом». Ученые обнаружили, что «голубые самородки» обнаруживаются преимущественно в галактиках, чья масса равна 109.2−10.3 масс Солнца, причем на всех значениях z. Полученные данные соответствовали предсказаниям теоретических моделей. «Возможно, галактики, попадающие в этот диапазон размеров, имеют правильную массу для протекающего физического процесса», — заключил один из авторов работы, почетный профессор астрофизики в Университете Санта-Круз Дэвид Ку (David Koo).
Системы искусственного интеллекта уже неоднократно использовались астрономами для работы со снимками. В прошлом компьютер смог найти шесть тысяч новых кратеров на Луне, предсказать обитаемость планет, а также определить кандидатов для поиска газопылевого диска, в котором обычно рождаются новые небесные тела. О том, как работают нейросети с изображениями, читайте в материале «На выставке Ван Гога».
Кристина Уласович
Его происхождение пока неясно
Космический телескоп TESS обнаружил новый горячий нептун, который обладает аномально большой плотностью среди подобных экзопланет. Кроме того, экзопланета попадает в зону «пустыни горячих нептунов», природа которой неясна. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Явление «пустыни горячих нептунов» заключается в наблюдаемом дефиците экзопланет с радиусами от 2 до 9 радиусов Земли и массами от 10 до 250 масс Земли, которые обладают орбитальными периодами менее пяти дней. Его нельзя объяснить особенностями методик наблюдений, так как планеты, размером с Нептун и короткими орбитальными периодами, достаточно легко обнаружить при помощи транзитного метода. Предполагается, что возникновение «пустыни горячих нептунов» может быть связано с фотоиспарением газовых оболочек короткопериодных экзопланет под действием излучения звезд, неустойчивостью орбит планет при их миграции внутрь системы или процессами в протопланетном диске на этапе формирования планет. Группа астрономов во главе с Аресом Осборном (Ares Osborn) из Уорикского университета сообщила об обнаружении нового представителя горячих нептуноподобных экзопланет, который обращается вокруг звезды TOI-332. Первоначально кандидата обнаружил транзитным методом космический телескоп TESS, , затем открытие подтвердилось по фотометрическим данным наземных телескопов и спектроскопическим данным от инструмента HARPS. TOI-332 представляет собой оранжевый карлик с массой 0,88 массы Солнца и радиусом 0,87 радиуса Солнца. Звезда находится в 726,8 светового года от Солнца и характеризуется возрастом пять миллиардов лет. Вокруг карлика обращается экзопланета с радиусом 3,2 радиуса Земли и массой 57,2 массы Земли. Равновесная температура TOI-332b составляет 1871 кельвин, а орбитальный период — 0,77 дня, она попадает в «пустыню горячих нептунов». При этом планета обладает одной из самых больших плотностей среди всех обнаруженных на сегодняшний день планет размером с Нептун, которая составляет 9,6 грамма на кубический метр. Исследователи считают, что TOI-332b обладает незначительной водородно-гелиевой атмосферой, 30 процентов ее массы составляет железное ядро, 43 процента — твердая мантия, а еще 27 процентов массы приходятся на воду. Процесс фотоиспарения не способен объяснить потерю массы атмосферой экзопланеты, если предположить, что изначально она была похожа на Юпитер. Возможно, удалению газовой оболочки способствовали столкновения с другими телами или миграция с высоким эксцентриситетом или же планета изначально аккрециировала мало газа на этапе образования. Ранее астрономы обнаружили в «пустыне нептунов» первое обнаженное ядро экзопланеты.