|
Редкие нейтральные атомарно-углеродные поглотители
|
|
|
|
Недавно международная команда под руководством проф. Гэ Цзянь из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук провел поиск редких слабых сигналов в спектральных данных квазаров, опубликованных программой Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), с использованием нейронных сетей глубокого обучения. Представив новый метод изучения формирования и эволюции галактик, команда продемонстрировала потенциал искусственного интеллекта (ИИ) в выявлении редких слабых сигналов в больших астрономических данных. Исследование было опубликовано в Monthly Notices Королевского астрономического общества. "Нейтральные углеродные поглотители" из холодного газа и пыли во Вселенной служат важнейшими зондами для изучения формирования и эволюции галактик. Однако сигналы от линий поглощения нейтрального углерода слабы и крайне редки. Астрономы изо всех сил пытались обнаружить эти поглотители в массивных спектральных данных квазаров, используя обычные методы корреляции. "Это все равно что искать иголку в стоге сена", - сказал профессор Джи.
|
|
|
|
В 2015 году в спектрах десятков тысяч квазаров, опубликованных ранее SDSS, было обнаружено 66 нейтральных углеродных поглотителей, что является самым большим количеством полученных образцов. В этом исследовании профессор. Команда Ge разработала и обучила глубокие нейронные сети с большим количеством смоделированных образцов линий поглощения нейтрального углерода на основе реальных наблюдений. Применив эти хорошо обученные нейронные сети к данным SDSS-III, команда обнаружила 107 чрезвычайно редких поглотителей нейтрального углерода, что удвоило количество образцов, полученных в 2015 году, и обнаружило более слабые сигналы, чем раньше. Объединив спектры многочисленных нейтральных углеродных поглотителей, команда значительно расширила возможности определения содержания различных элементов и непосредственно измерила потери металла в газе, вызванные пылью.
|
|
|
Результаты показали, что эти ранние галактики, содержащие зонды-поглотители нейтрального углерода, претерпели быструю физическую и химическую эволюцию, когда Вселенной было всего около трех миллиардов лет (нынешний возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет). Эти галактики входили в стадию эволюции между Большим Магеллановым облаком (БМО) и Млечным Путем (МП), производя значительное количество металлов, некоторые из которых соединялись с образованием пылевых частиц, что приводило к наблюдаемому эффекту покраснения пыли. Это открытие независимо подтверждает недавние данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который обнаружил алмазоподобную углеродную пыль в самых ранних звездах Вселенной, что позволяет предположить, что некоторые галактики эволюционируют намного быстрее, чем ожидалось ранее, бросая вызов существующим моделям формирования и эволюции галактик.
|
|
|
|
В отличие от JWST, который проводит исследования с использованием спектров излучения галактик, в этом исследовании ранние галактики исследуются путем наблюдения спектров поглощения квазаров. Применение хорошо обученных нейронных сетей для поиска нейтральных поглотителей углерода предоставляет новый инструмент для будущих исследований ранней эволюции Вселенной и галактик, дополняющий методы исследования JWST. "Необходимо разработать инновационные алгоритмы искусственного интеллекта, которые смогут быстро, точно и всесторонне исследовать редкие и слабые сигналы в массивных астрономических данных", - сказал профессор Джи. Команда стремится продвигать метод, представленный в этом исследовании, для распознавания изображений путем извлечения множества связанных структур для создания искусственных "многоструктурных" изображений для эффективного обучения и обнаружения слабых сигналов изображения.
|
|
|
|
Источник
|
