Полностью автоматизированный процесс, включающий совершенно новый инструмент искусственного интеллекта (ИИ), успешно обнаружил, идентифицировал и классифицировал свою первую сверхновую.
Новая система , разработанная международным сотрудничеством под руководством Северо-Западного университета, автоматизирует весь поиск новых сверхновых в ночном небе, эффективно исключая людей из этого процесса. Это не только быстро ускоряет процесс анализа и классификации новых кандидатов в сверхновые, но и позволяет избежать человеческих ошибок.
На этой неделе команда предупредила астрономическое сообщество о запуске и успехе нового инструмента под названием Bright Transient Survey Bot (BTSbot). За последние шесть лет люди потратили около 2200 часов на визуальный осмотр и классификацию кандидатов в сверхновые. Благодаря новому инструменту, который теперь официально доступен в сети, исследователи могут перенаправить это драгоценное время на другие обязанности, чтобы ускорить темпы открытий.
«Впервые в истории серия роботов и алгоритмов искусственного интеллекта наблюдала, затем идентифицировала, а затем связалась с другим телескопом, чтобы окончательно подтвердить открытие сверхновой», — сказал Адам Миллер из Northwestern, руководивший работой. «Это представляет собой важный шаг вперед, поскольку дальнейшее совершенствование моделей позволит роботам изолировать определенные подтипы звездных взрывов. В конечном итоге исключение людей из цикла дает исследовательской группе больше времени для анализа своих наблюдений и разработки новых гипотез для объяснения происхождения». космических взрывов, которые мы наблюдаем».
«Мы добились первого в мире полностью автоматического обнаружения, идентификации и классификации сверхновой», — добавил Набил Рехемтулла из Northwestern, который вместе с Миллером руководил разработкой технологии . «Это значительно упрощает масштабные исследования сверхновых, помогая нам лучше понять жизненные циклы звезд и происхождение элементов, которые создают сверхновые, таких как углерод, железо и золото».
Миллер — доцент кафедры физики и астрономии Вайнбергского колледжа искусств и наук Северо-Западного университета и член Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA). Рехемтулла — аспирант-астроном в исследовательской группе Миллера.
Роботизированные телескопы
Чтобы обнаружить и проанализировать сверхновые, люди в настоящее время работают рука об руку с роботизированными системами . Во-первых, роботизированные телескопы неоднократно фотографируют одни и те же участки ночного неба в поисках новых источников, которых не было на предыдущих изображениях. Затем, когда эти телескопы обнаруживают что-то новое, люди берут верх.
«Автоматизированное программное обеспечение представляет список возможных взрывов людям, которые тратят время на проверку кандидатов и проведение спектроскопических наблюдений», — сказал Миллер. «Мы можем только точно узнать, что кандидат действительно является сверхновой, собрав ее спектр — рассеянный свет источника, который выявляет элементы, присутствующие во взрыве. Существуют роботизированные телескопы, которые могут собирать спектры, но это также часто делают люди, работающие телескопы со спектрографами».
Исследователи разработали BTSbot, чтобы исключить этого человека-посредника. Для разработки инструмента искусственного интеллекта Рехемтулла обучил алгоритм машинного обучения на более чем 1,4 миллиона исторических изображений из почти 16 000 источников, включая подтвержденные сверхновые, временно вспыхивающие звезды, периодически переменные звезды и вспыхивающие галактики.
«Переходный комплекс Цвикки (ZTF) работает последние шесть лет, и за это время я и другие провели более 2000 часов, визуально проверяя кандидатов и определяя, какие из них следует наблюдать с помощью спектроскопии», — сказал Кристоффер Фремлинг, астроном. из Калифорнийского технологического института (Калтех), который разработал еще один инструмент искусственного интеллекта под названием SNIascore и внес свой вклад в разработку BTSbot. «Добавление BTSbot в наш рабочий процесс избавит нас от необходимости тратить время на проверку этих кандидатов».
Ранний успех и волна облегчения
Чтобы протестировать BTSbot, исследователи обратились к недавно обнаруженному кандидату в сверхновую, получившему название SN2023tyk. ZTF, роботизированная обсерватория, которая фотографирует ночное небо в поисках сверхновых, впервые обнаружила источник 3 октября. Просматривая данные ZTF в режиме реального времени, BTSbot обнаружил SN2023tyk 5 октября.
Оттуда BTSbot автоматически запросил спектр потенциальной сверхновой у Паломарской обсерватории, где другой роботизированный телескоп (SED Machine) провел углубленные наблюдения, чтобы получить спектр источника. Затем машина SED отправила этот спектр в SNIascore Калифорнийского технологического института, чтобы определить тип сверхновой: либо термоядерный взрыв белого карлика, либо коллапс ядра массивной звезды.
Определив, что кандидатом является сверхновая типа Ia (звездный взрыв, при котором полностью взрывается белый карлик в двойной звездной системе), автоматизированная система 7 октября публично поделилась этим открытием с астрономическим сообществом.
В первые дни работы с BTSbot Рехемтулла чувствовал смесь нервов и волнения.
«Имитация производительности была превосходной, но никогда не узнаешь, как это отразится на реальном мире, пока не попробуешь это на самом деле», — сказал он. «Как только пришли данные SEDM и автоматизированная классификация от SNIascore, мы почувствовали огромную волну облегчения. Прелесть этого в том, что, когда все включено и работает правильно, мы фактически ничего не делаем. Мы идем к спим по ночам, а утром мы видим, что BTSbot и другие ИИ непоколебимо выполняют свою работу».
В сотрудничество под руководством Northwestern вошли астрономы из Калифорнийского технологического института, Университета Миннесоты, Ливерпульского университета Джона Мурса в Англии и Стокгольмского университета в Швеции.
