خوارزمية المستعر الأعظم تصنف 1000 نجم محتضرة دون أخطاء

استخدم علماء الفلك من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) خوارزمية آلية لتصنيف 1000 مستعر الأعظم ناتج عن انفجار النجوم المحتضرة.

أنشأت الخوارزمية ، المسماة SNIascore ، الكتالوج من البيانات التي تم جمعها بواسطة مرفق Zwicky Transient (ZTF) ، وهو أداة مسح السماء الملحقة بتلسكوب Samuel Oschin الموجود في مرصد Palomar التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

من خلال مسح سماء الليل بحثا عن أحداث قصيرة العمر أو عابرة يمكن أن تشمل كل شيء من سباق الكويكبات إلى تغذية الثقوب السوداء والمستعرات العظمى ، يولد ZTF كمية لا هوادة فيها من البيانات كل ليلة. لدرجة أن أعضاء فريق ZTF لم يتمكنوا من التدقيق فيها بمفردهم ، مما أدى إلى تطوير SNIascore للمساعدة في هذه المهمة الضخمة.

“كنا بحاجة إلى يد المساعدة ، وكنا نعلم أنه بمجرد تدريب أجهزة الكمبيوتر الخاصة بنا على القيام بهذه المهمة ، فإنها ستأخذ عبئا كبيرا عن ظهورنا” ، قال عالم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والعقل المدبر وراء الخوارزمية الجديدة ، كريستوفر فريملينج ، في بيان.(يفتح في علامة تبويب جديدة).

Related: أمازون تختبر برنامج التعلم الآلي لتحليل صور الأقمار الصناعية من الفضاء

منذ الملاحظات الأولى ل ZTF في عام 2017 ، حدد المسح الآلاف من المستعرات العظمى التي يمكن الغوص فيها إلى فئتين عريضتين. المستعرات العظمى من النوع الأول التي تفتقر إلى علامات الهيدروجين ، والمستعرات العظمى من النوع الثاني التي هي على العكس غنية بالهيدروجين – أبسط وأخف عنصر في الكون.

يحدث الشكل الأكثر شيوعا للمستعر الأعظم من النوع الأول عندما يجرد نجم ضخم المادة من نجم مانح مجاور ، والذي يسقط على سطحه ويؤدي إلى انفجار نووي حراري. من ناحية أخرى ، تحدث المستعرات العظمى من النوع الثاني عندما تنفد النجوم الضخمة من الوقود اللازم للاندماج النووي ولم تعد قادرة على دعم نفسها ضد انهيار الجاذبية.

يصنف SNIascore نوعا معينا من الانفجار الكوني من النوع الأول مع أصل مختلف يسمى المستعر الأعظم من النوع Ia. يحدث هذا عندما ينفجر نجم يحتضر وينتج عنه ناتج ضوء موحد لدرجة أن علماء الفلك يسمونها “الشموع القياسية”.

يمكن استخدام هذه الشموع القياسية لقياس المسافات الكونية عبر الكون بالإضافة إلى كونها مفيدة في قياس معدل توسع الكون.

كل ليلة بعد انتهاء ZTF من البحث في السماء عن الأحداث والأجسام العابرة ، يتم نقل البيانات التي تجمعها إلى قبة تقع على بعد بضع مئات من الأمتار والتي تضم أداة تسمى آلة توزيع الطاقة الطيفية (SEDM).

ثم تعمل SNIascore مع SEDM لتصنيف المستعرات العظمى المرصودة التي تتناسب مع فئة Type Ia. ونتيجة لذلك، يقوم فريق ZTF ببناء مجموعة بيانات موثوقة من المستعرات العظمى التي يمكن لعلماء الفلك استخدامها للتحقيق في فيزياء هذه الانفجارات النجمية القوية بمزيد من التفصيل.

قال فريملينج: “صنفت SNIascore أول مستعر أعظم لها في أبريل 2021 ، وبعد عام ونصف ، وصلنا إلى معلم رائع يتمثل في 1000 مستعر أعظم”. “SNIascore دقيقة بشكل ملحوظ. بعد 1000 مستعر أعظم، رأينا كيف تعمل الخوارزمية في العالم الحقيقي”.

وأضاف فريملينج أنه منذ أبريل من العام الماضي وجد فريق ZTF أن SNIascore لم يخطئ في تصنيف أي مستعرات عظمى. وقال فريملينج: “لم نعثر على أي أحداث خاطئة بشكل واضح منذ إطلاقها في أبريل 2021 ، ونحن نخطط الآن لتنفيذ نفس الخوارزمية مع مرافق المراقبة الأخرى”.

لا يخطط فريملينج وزملاؤه الآن لتطبيق SNIascore مع التلسكوبات الأخرى فحسب ، بل يعملون أيضا على تحسين SNIascore حتى تتمكن الخوارزمية من تصنيف أنواع أخرى من المستعرات العظمى في المستقبل. حتى قبل حدوث هذه التطورات ، تعيد أداة التعلم الآلي تشكيل علم الفلك وتظهر الوجه المتغير لهذا المجال العلمي.

“إن الفكرة التقليدية لعالم فلك يجلس في المرصد ويفحص صور التلسكوب يحمل الكثير من الرومانسية ولكنه يبتعد عن الواقع” ، قال أستاذ أبحاث علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وعالم مشروع ZTF ماثيو جراهام.

يقود عالم الفلك أشيش ماهابال أعمال التعلم الآلي في ZTF بالإضافة إلى عمله كعالم حوسبة وبيانات رئيسي في مركز Caltech للاكتشاف القائم على البيانات. ويتفق مع غراهام ، مضيفا أن هذا العمل “يوضح جيدا كيف أن تطبيقات التعلم الآلي تصل إلى سن الرشد في علم الفلك في الوقت الفعلي تقريبا”.

المصدر / space.com