Wissenschaftler der University of Warwick nutzen künstliche Intelligenz (KI), um Supernovae zu analysieren und so herauszufinden, wie es zu diesen kosmischen Explosionen kam.
Ihr Artikel wird in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Viele Sterne im Universum werden ihr Leben als Weiße Zwerge beenden, kompakte Sterne, die etwa die Masse der Sonne in der Größe der Erde enthalten. Einige dieser Weißen Zwerge werden irgendwann als Supernovae explodieren. Der Prozess ist hochenergetisch und führt zur Entstehung schwerer Elemente, die die Bausteine des Lebens sind, wie etwa Kalzium und Eisen, die wieder ins Universum freigesetzt werden.
Trotz ihrer Bedeutung wissen Astronomen immer noch nicht genau, wie und warum diese Supernovae entstehen.
Der Hauptautor Dr. Mark Magee vom Fachbereich Physik der University of Warwick sagte in einer Erklärung: „Wenn wir Supernovae untersuchen, analysieren wir ihre Spektren. Die Spektren zeigen die Intensität des Lichts bei verschiedenen Wellenlängen, die davon beeinflusst werden.“ Elemente, die in der Supernova entstehen, interagieren mit Licht bei einzigartigen Wellenlängen und hinterlassen daher eine einzigartige Signatur in den Spektren.
„Die Analyse dieser Signaturen kann helfen, die Elemente zu identifizieren, die in einer Supernova entstehen, und mehr Details darüber zu liefern, wie Supernovae explodierten.“
„Aus diesen Daten bereiten wir Modelle vor, die wir mit echten Supernovae vergleichen, um festzustellen, um welche Art von Supernova es sich genau handelt und wie sie genau explodierte. Normalerweise kann die Erstellung eines Modells zwischen 10 und 90 Minuten dauern, und wir möchten Hunderte oder Tausende von Modellen vergleichen.“ Um die Supernova vollständig zu verstehen, ist dies in vielen Fällen nicht wirklich möglich.
„Unsere neue Forschung wird diesen langen Prozess hinter uns lassen. Wir werden Algorithmen für maschinelles Lernen darauf trainieren, wie verschiedene Arten von Explosionen aussehen, und sie nutzen, um Modelle viel schneller zu generieren. Ähnlich wie wir KI nutzen können, um neue Illustrationen oder Texte zu generieren.“ Wir werden nun in der Lage sein, Supernova-Simulationen zu erstellen. Das bedeutet, dass wir in weniger als einer Sekunde Tausende von Modellen erstellen können, was einen großen Schub für die Supernova-Forschung bedeuten wird.“
Neben der Beschleunigung des Supernova-Analyseprozesses wird der Einsatz von KI auch eine höhere Präzision bei der Untersuchung ermöglichen. Dies wird dazu beitragen, herauszufinden, welche Modelle am besten zu realen Explosionen passen und welche physikalischen Eigenschaften sie haben.
Dr. Magee fügte hinzu: „Die Erforschung der von Supernovae freigesetzten Elemente ist ein entscheidender Schritt bei der Bestimmung der Art der aufgetretenen Explosion, da bestimmte Arten von Explosionen mehr von einigen Elementen produzieren als andere.“ „Wir werden in der Lage sein, die Eigenschaften der Explosion damit in Beziehung zu setzen.“ die Eigenschaften der Wirtsgalaxien der Supernova und stellen einen direkten Zusammenhang zwischen der Art und Weise her, wie die Explosion stattfand, und der Art des Weißen Zwergs, der explodierte.“
Die jetzt angenommene Arbeit ist nur der erste Schritt. Zukünftige Forschungen werden eine noch größere Vielfalt an Explosionen und Supernovae umfassen und einen direkten Zusammenhang zwischen der Explosion und den Eigenschaften der Wirtsgalaxie herstellen. Nur durch Fortschritte im maschinellen Lernen ist diese Art der Forschung jetzt möglich.
Dr. Thomas Killestein von der Universität Turku, der ebenfalls an der Forschung beteiligt war, fügte hinzu: „Mit modernen Studien verfügen wir endlich über Datensätze von der Größe und Qualität, um einige der wichtigsten verbleibenden Fragen in der Zellwissenschaft zu beantworten.“ Supernovae: Wie genau sie explodieren. Ansätze des maschinellen Lernens wie dieser ermöglichen die Untersuchung einer größeren Anzahl von Supernovae, detaillierter und konsistenter als frühere Ansätze.
