Sztuczna inteligencja pomaga naukowcom zrozumieć kosmiczne eksplozje

Astronomowie wykorzystują sztuczną inteligencję (AI) aby badać kosmiczne eksplozje znane jako supernowe. Te niezwykłe wydarzenia pomagają lepiej zrozumieć ewolucje Wszechświata.

Jak tłumaczą naukowcy, wiele gwiazd we Wszechświecie zakończy swoje życie jako białe karły – niewielkie gwiazdy o masie zbliżonej do Słońca i wielkości Ziemi. Niektóre z nich ostatecznie eksplodują jako supernowe. Proces ten jest wysoce energetyczny i skutkuje powstawaniem ciężkich pierwiastków, które są budulcem życia, takich jak wapń i żelazo, oraz wraz z wybuchem rozprzestrzenia je w kosmosie. Pomimo ich znaczenia, astronomowie wciąż nie wiedzą dokładnie jak i dlaczego te kosmiczne eksplozje mają miejsce.

Aby lepiej poznać te niezwykłe wydarzenia, naukowcy z University of Warwick wykorzystali w badaniach rodzaj sztucznej inteligencji znany jako uczenie maszynowe, aby przyspieszyć eksperymenty dotyczące supernowych – procesów, które są obecnie bardzo czasochłonne i kosztowne obliczeniowo. Pomoże lepiej zrozumieć astronomom, w jaki sposób zachodzą te kosmiczne eksplozje, porównując ich modele z rzeczywistymi obserwacjami.

„Badając supernowe, analizujemy ich widma. Pokazują one intensywność światła na różnych długościach fal, na co wpływ mają pierwiastki powstałe w tych wybuchach. Każdy pierwiastek oddziałuje ze światłem na unikalnych długościach fal i dlatego pozostawia unikalną sygnaturę w widmie. Ich analiza może pomóc zidentyfikować, jakie pierwiastki powstają w supernowej i również dostarczyć dalszych szczegółów na temat samej eksplozji” – twierdzi Mark Magee z University of Warwick.

„Na podstawie tych danych przygotowywaliśmy modele, które były porównywane z prawdziwymi supernowymi, aby ustalić, jaki to typ supernowej i jak dokładnie wybuchła. Zazwyczaj wygenerowanie jednego modelu może zająć 10-90 minut, a my chcieliśmy porównać setki lub tysiące modeli, aby w pełni zrozumieć te kosmiczne eksplozje. W wielu przypadkach jest to niewykonalne. Nasze nowe badania odejdą od tego długiego procesu. Będziemy szkolić algorytmy uczenia maszynowego na temat tego, jak wyglądają różne rodzaje eksplozji i wykorzystywać je do generowania modeli znacznie szybciej. W podobny sposób, w jaki możemy wykorzystać sztuczną inteligencję do generowania nowych dzieł sztuki lub tekstu, teraz będziemy w stanie generować symulacje supernowych. Oznacza to, że będziemy w stanie wygenerować tysiące modeli w mniej niż sekundę, co będzie ogromnym impulsem do badań nad tymi wybuchami” – dodaje.

Zdaniem naukowców, oprócz przyspieszenia procesu analizy supernowych, wykorzystanie sztucznej inteligencji umożliwi również większą dokładność badań. Pomoże to ustalić, które modele najbardziej pasują do rzeczywistych eksplozji i zakresu ich właściwości fizycznych.

„Badanie pierwiastków uwalnianych przez supernowe jest kluczowym krokiem w określeniu rodzaju eksplozji, która miała miejsce, ponieważ niektóre rodzaje eksplozji wytwarzają więcej niektórych cząsteczek niż inne. Następnie możemy powiązać właściwości wybuchu z właściwościami galaktyk goszczących supernowe i ustalić bezpośredni związek między tym, jak doszło do wybuchu, a rodzajem białego karła, który eksplodował” – podkreśla dr Magee.

Jak twierdzą astronomowie, przyszłe badania obejmą jeszcze większą różnorodność eksplozji i supernowych oraz bezpośrednio połączą wybuch z właściwościami galaktyk-gospodarzy.

Emil Gołoś