一項(xiàng)全自動(dòng)的過(guò)程，包括一個(gè)全新的AI工具，成功地發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和分類(lèi)了它的第一個(gè)超新星。
這項(xiàng)由西北大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作開(kāi)發(fā)的新系統(tǒng)自動(dòng)化了整個(gè)夜空中新超新星的搜索過(guò)程，有效地排除了人類(lèi)的參與。這不僅極大地加速了分析和分類(lèi)新超新星候選者的過(guò)程，也避免了人為的錯(cuò)誤。
該團(tuán)隊(duì)本周向天文界通報(bào)了這一新工具——BTSbot(Bright Transient Survey Bot)的啟動(dòng)和成功。在過(guò)去的六年中，人類(lèi)已經(jīng)花費(fèi)了總計(jì)2200小時(shí)來(lái)視覺(jué)檢查和分類(lèi)超新星候選者。隨著這一新工具正式上線，研究人員可以將這寶貴的時(shí)間用于其他工作，加快發(fā)現(xiàn)的步伐。
“這是有史以來(lái)第一次，一系列的機(jī)器人和AI算法觀察、識(shí)別，然后與另一個(gè)望遠(yuǎn)鏡通信，最終確認(rèn)了超新星的發(fā)現(xiàn)，”西北大學(xué)的Adam Miller說(shuō)道?！斑@代表著一個(gè)重要的進(jìn)步，隨著模型的進(jìn)一步改進(jìn)，機(jī)器人可以分離出特定類(lèi)型的恒星爆發(fā)。最終，排除人類(lèi)的參與為研究團(tuán)隊(duì)提供了更多時(shí)間來(lái)分析他們的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并提出新的假設(shè)來(lái)解釋我們觀測(cè)到的宇宙爆炸的起源?！?/p>
“我們實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)完全自動(dòng)的超新星發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和分類(lèi)，”西北大學(xué)的Nabeel Rehemtulla補(bǔ)充道?！斑@極大地簡(jiǎn)化了大型超新星研究，幫助我們更好地理解恒星的生命周期和超新星產(chǎn)生的元素，如碳、鐵和金?！?/p>
Miller是西北大學(xué)溫伯格藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的物理和天文學(xué)助理教授，也是多學(xué)科探索與研究天體物理中心(CIERA)的成員。Rehemtulla是Miller研究小組的天文學(xué)研究生。
省略中間環(huán)節(jié)
為了檢測(cè)和分析超新星，人類(lèi)目前與機(jī)器人系統(tǒng)密切合作。首先，機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡反復(fù)拍攝同一片夜空區(qū)域，尋找在以前的圖像中不存在的新源。然后，當(dāng)這些望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)新的東西時(shí)，人類(lèi)接手。
“自動(dòng)化軟件提供了一份候選爆炸列表給人類(lèi)，他們花時(shí)間驗(yàn)證候選者并進(jìn)行譜學(xué)觀測(cè)，”Miller說(shuō)道?！拔覀冎荒芡ㄟ^(guò)收集它的光譜來(lái)確定候選者是否真的是一個(gè)超新星——源的展開(kāi)光，揭示爆炸中存在的元素。已經(jīng)有機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡可以收集光譜，但這也經(jīng)常是由人類(lèi)操作帶有光譜儀的望遠(yuǎn)鏡來(lái)完成的。”
研究人員開(kāi)發(fā)了BTSbot來(lái)消除這種人類(lèi)中間環(huán)節(jié)。為了開(kāi)發(fā)這一AI工具，Rehemtulla使用了來(lái)自近1.4百萬(wàn)歷史圖像的來(lái)自近1.6萬(wàn)源的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，包括已確認(rèn)的超新星、暫時(shí)閃光的恒星、周期性變化的恒星和閃爍的星系。
“Zwicky瞬態(tài)設(shè)備(ZTF)一直在運(yùn)行，過(guò)去六年中，我和其他人花了超過(guò)2000小時(shí)視覺(jué)檢查候選者，并決定哪些要進(jìn)行譜學(xué)觀測(cè)，”加州理工學(xué)院(Caltech)的天文學(xué)家Christoffer Fremling說(shuō)道，他開(kāi)發(fā)了另一個(gè)名為SNIascore的AI工具，并為BTSbot的開(kāi)發(fā)做出了貢獻(xiàn)?！皩TSbot添加到我們的工作流程中將消除我們花時(shí)間檢查這些候選者的需要?！?/p>
早期成功以及一波寬慰
為了測(cè)試BTSbot，研究人員尋找一個(gè)名為SN2023tyk的新發(fā)現(xiàn)的超新星候選者。ZTF是一個(gè)自動(dòng)觀測(cè)夜空以尋找超新星的機(jī)器人觀測(cè)臺(tái)，首次在10月3日發(fā)現(xiàn)了這一源。BTSbot在實(shí)時(shí)篩選ZTF的數(shù)據(jù)時(shí)于10月5日發(fā)現(xiàn)了SN2023tyk。
從那里，BTSbot自動(dòng)從帕洛瑪天文臺(tái)(Palomar Observatory)請(qǐng)求了這個(gè)潛在超新星的光譜，另一臺(tái)機(jī)器人望遠(yuǎn)鏡(SED Machine)進(jìn)行了深入觀測(cè)，獲得了源的光譜。然后，SED Machine將這個(gè)光譜發(fā)送給加州理工學(xué)院的SNIascore來(lái)確定超新星的類(lèi)型：白矮星在雙星系統(tǒng)中完全爆炸，或者是一顆巨大恒星的核心坍縮。
在確定候選者是Ia型超新星(一種白矮星在雙星系統(tǒng)中爆發(fā)的恒星爆炸)后，自動(dòng)系統(tǒng)于10月7日公開(kāi)分享了這一發(fā)現(xiàn)。
在BTSbot運(yùn)行的第幾天，Rehemtulla感到一種緊張和興奮的混合感。
“模擬的表現(xiàn)非常出色，但你永遠(yuǎn)也不知道它在真實(shí)世界中是如何的，直到你真正去嘗試，”他說(shuō)?！耙坏﹣?lái)自SEDM的觀測(cè)數(shù)據(jù)和自動(dòng)分類(lèi)來(lái)自SNIascore的結(jié)果傳回來(lái)，我們感到了一股巨大的寬慰。美妙的是，一旦所有的東西都被打開(kāi)并且正常工作，我們實(shí)際上什么都不需要做。我們晚上睡覺(jué)，早上起來(lái)，我們看到BTSbot和其他的AI堅(jiān)定不移地完成他們的工作。”
該合作還包括來(lái)自加州理工學(xué)院、明尼蘇達(dá)大學(xué)、英國(guó)利物浦約翰·穆?tīng)査勾髮W(xué)和瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的天文學(xué)家。
本文譯自 phys.org，由 BALI 編輯發(fā)布。
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