ИИ предсказывает столкновения нейтронных звезд

Команда астрономов обучила нейронную сеть предсказывать столкновение нейтронных звезд. Это дает возможность находить на небе это событие еще до самого столкновения и наблюдать его в реальном времени, в том числе с помощью оптических телескопов.
ИИ предсказывает столкновения нейтронных звезд
Редко наблюдаемые явления, называемые килоновыми, возникающие при столкновении сверхплотных звезд, как полагают, приводят к образованию некоторых из самых тяжелых элементов Вселенной. NASA, Joseph Olmsted
Столкновение нейтронных звезд — это одна из самых грандиозных катастроф во Вселенной. В реальном времени такие столкновения наблюдать еще не удавалось. Теперь должно получиться.

Гигантское столкновение двух нейтронных звезд, обнаруженное с помощью гравитационных волн в 2017 году, привело к одну из крупнейших коллективных исследований астронов: более 70 команд с трудом разобрали его последствия. Теперь исследователи разработали метод машинного обучения, который может запустить такую наблюдательную кампанию еще до того, как произойдет столкновение, и позволит телескопам наблюдать, как звезды сталкиваются в реальном времени.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Алгоритм был обучен на моделировании данных, которые обсерватория гравитационных волн собирает за несколько минут до слияния двух нейтронных звезд, что создает редко наблюдаемое событие, называемое килоновой. Считается, что эти события синтезируют самые тяжелые элементы Вселенной, включая золото, платину и уран. Такое моделирование позволит обсерваториям предупреждать других астрономов о том, когда столкновение должно произойти и в каком направлении необходимо смотреть. Новый метод на 30% точнее, существующее сегодня.

«Сочетание скорости и точности локализации, представленное в этой статье, на самом деле фантастическое», — говорит Манси Касливал, астрофизик из Калифорнийского технологического института в Пасадене. Результаты опубликованы в журнале Nature.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Спиральные звезды

Перед столкновением.
Перед столкновением.
https://youtu.be/bBCArmUPgCw?si=Lt2E_sc4rnJRvaX6
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Нейтронные звезды — это остатки массивных звезд, которые коллапсировали в конце своей жизни, сжимая массу, превышающую массу Солнца, в плотный шар нейтронов диаметром всего около 20 километров. Иногда нейтронные звезды образуют двойную систему и вращаются вокруг друг друга. Если их орбита достаточно мала, вступают в действие эффекты общей теории относительности Эйнштейна, и двойная звезда начинает производить гравитационные волны — рябь в форме пространства-времени. При этом звезды теряют энергию и спиралевидно врезаются друг в друга, пока не сольются.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Исследователи наблюдали лишь несколько слияний нейтронных звезд, и только в одном случае — в событии 2017 года — слияние было замечено негравитационно-волновыми обсерваториями, такими как телескопы и детекторы гамма-всплесков.

Точка неба

После столкновения.
После столкновения.
https://youtu.be/bBCArmUPgCw?si=Lt2E_sc4rnJRvaX6

В новой статье Максимилиан Дакс, исследователь машинного обучения и астрофизик из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Тюбингене, Германия, и его коллеги показывают, как анализировать событие слияния за секунды, а не за часы.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые смоделировали гравитационные волны, создаваемые столкновениями нейтронных звезд. Моделировались события с различными характеристиками: вращение вокруг своей оси, местоположение относительно друг друга, взаимная орбита двойной звезды, линии визирования с наземных детекторов — всего 17 различных параметров.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые обучили на этих данных нейросеть предсказывать, где на небе искать это грандиозной событие. Ключевым нововведением стал метод обучения нейронной сети с использованием сжатых данных, что сделало ее намного более эффективной, говорит Дакс. Полные оценки, которые заняли бы часы, можно сделать за секунды и с сопоставимой точностью.

«Отправка предварительных оповещений имеет огромный потенциал», — говорит Элеонора Троя, астроном из Римского университета Тор Вергата. Возможность быстро направлять космические рентгеновские и гамма-обсерватории в ответ на данные гравитационных волн может помочь сузить область поиска до того, как к делу подключатся оптические телескопы.

«Насколько мне известно, слияния нейтронных звезд никогда не наблюдались в реальном времени с помощью оптических или радиотелескопов», — говорит Элеонора Троя.